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IGBT功率模块并联技术研究

发布时间:2018-03-18 16:07

  本文选题:IGBT并联 切入点:静态均流方法 出处:《浙江大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:储能系统是支撑智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微电网以及电动汽车等发展的关键技术。对IGBT功率模块并联扩容技术的研究,可以为IGBT功率模块在大容量储能系统中的应用提供技术支持。 随着半导体工艺的发展,主流制造商可提供的IGBT功率模块容量已经大幅提高,但当系统有进一步的扩容要求时,通常有两种方式供选择来提高电流容量:直接选用更大功率容量的器件,或者使用中小功率等级的器件并联。但考虑到价格,驱动电路的复杂性,采用多个IGBT功率模块并联来提高电流容量是现阶段最经济的作法。IGBT功率模块并联运行时由于各个模块参数的离散性、驱动电路和主功率回路的不对称性,使其输出的电流不可能完全相同,所以,静态、动态不均流是必须要考虑的问题。 本文重点是研究并联IGBT功率模块静动态不均流的影响因素及其改善方法。文中首先分析了功率IGBT的工作原理及基本特性,包括功率IGBT的等效电路,静态特性和开关特性。然后,利用仿真和实验对并联IGBT功率模块静态均流和动态均流的影响因素进行了研究。最后,基于前述静态均流的影响因素的分析,使用了降额法、串入阻抗法、控制栅压法来改善静态均流。基于前述动态均流的影响因素的分析,使用了降额法、栅极电阻补偿法来改善动态均流。此外,基于IGBT功率模块的分布参数模型及单管IGBT功率模块开通过程,建立了并联IGBT功率模块动态均流模型,并用实验证明了模型的正确性,进而基于此动态均流模型提出了一种简单的主动门极控制均流方法,可以直接通过模块测试得到延迟时间的补偿,而不需要采集集电极电流。
[Abstract]:Energy storage system is the key technology to support the development of smart grid, renewable energy access, distributed generation, microgrid and electric vehicle. It can provide technical support for the application of IGBT power module in large capacity energy storage system. With the development of semiconductor technology, the capacity of IGBT power modules available to mainstream manufacturers has been greatly increased, but when the system has further expansion requirements, There are usually two options for increasing current capacity: directly using devices with higher capacity, or using devices of medium and small power levels in parallel, but given the complexity of the drive circuit, It is the most economical way to increase the current capacity by using parallel connection of several IGBT power modules. Because of the discrete parameters of each module, the asymmetry of driving circuit and main power loop. The output current cannot be exactly the same, so static and dynamic uneven currents must be considered. This paper focuses on the influence factors of static and dynamic uneven flow of parallel IGBT power module and its improvement methods. Firstly, the working principle and basic characteristics of power IGBT are analyzed, including the equivalent circuit of power IGBT. Static and switching characteristics. Then, the influence factors of static and dynamic current sharing of parallel IGBT power module are studied by simulation and experiment. Finally, based on the analysis of the influence factors of static current sharing, the reduction method is used. The method of cascade impedance is used to improve static current sharing. Based on the analysis of the influencing factors of dynamic current sharing, the method of reducing the amount of current and the method of gate resistance compensation are used to improve the dynamic current sharing. Based on the distributed parameter model of the IGBT power module and the opening process of the single-tube IGBT power module, the dynamic current-sharing model of the parallel IGBT power module is established, and the correctness of the model is proved by experiments. Based on the dynamic current sharing model, a simple active gate control current-sharing method is proposed. The delay time can be compensated directly by module testing without collecting collector current.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN322.8

【参考文献】

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本文编号:1630307

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