中高压系统高压隔离IGBT驱动设计

发布时间：2020-03-27 03:39

【摘要】：大功率电力电子器件IGBT自发明以来,其应用领域不断扩展,已成为工业应用领域、消费类电子应用领域的主流产品;尤其是在大功率应用领域,IGBT的驱动成为了研究的热点。高压大功率的应用中,要求IGBT驱动系统具有高的隔离电压等级;在各种特殊工况如水下、易燃、易爆情况下使用,要求驱动系统达到相当程度的电气绝缘;电力电子装置的复杂庞大,要求同时对多路IGBT提供快速准确的驱动。本文针对大功率应用领域对高压隔离IGBT驱动进行了探索与研究。首先,对IGBT的工作原理进行了分析,包括物理模型、等效电路以及开关过程。然后对IGBT驱动的保护电路以及隔离供电电源进行了分析与研究。此外着重研究了多路输出高压隔离电源。高压隔离驱动电源以电流型母线为基础,用一根高压缆线为变压器原边,具有多路输出和高压隔离的特点,并且驱动的空间位置安排非常灵活。主要采用了LCL-S滤波网络的系统结构。LCL网络具有良好的滤波作用以及恒流特性,因此可以得到低谐波含量且恒定的母线电流。在此基础上,LCL-S可以实现输出电压负载无关性,所以可以给IGBT驱动稳定可靠供电。此外相较于单级LC谐振,其具有更好的容错能力和更大的谐振容量;在功率等级不变的条件下,通过合理的参数选择,可以使开关器件承受更小的电流、电压应力,降低损耗。通过制作样机进行实验,最终结果证明了方案的可行性。为了获得更高的隔离电压,本文又提出了一种两级隔离的多路输出电源。并且给出了两种实现形式:LCL-LCCL-S结构以及LCL-SS结构两种拓扑。增加一级变压器可以显著提高隔离电压,但是结构相对比较复杂,对参数精度要求高。两种拓扑都可获得恒流母线,因此都可以实现输出电压负载无关性,满足驱动稳定供电的要求。最后通过仿真与实验证明了理论的正确性。
【图文】：

图 1-2 无芯 PCB 变压器Figure 1-2 Coreless PCB transformer0]。如图 1-3 所示，，这种变压器不是采械的振动。由于采用了特殊的机械装递到副边后再把这种机械振动转换千伏，因此也不能满足超高压的工作极化方向极化方向振动方向驱动部分发电部分
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN322.8

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 董纪清;杨上苹;黄天祥;陈为;;用于磁耦合谐振式无线电能传输系统的新型恒流补偿网络[J];中国电机工程学报;2015年17期

2 刘闯;郭赢;葛树坤;蔡国伟;周飞;;基于双LCL谐振补偿的电动汽车无线充电系统特性分析与实验验证[J];电工技术学报;2015年15期

3 宋佩云;肖岚;;电流母线型多输出高压隔离IGBT驱动电源[J];电力电子技术;2015年01期

4 黄晓生;陈为;;用于磁感应耦合式电能传输系统的新型补偿网络[J];中国电机工程学报;2014年18期

5 陈娜;李鹏;江剑;邓焰;何湘宁;;中高压IGBT开关特性的遗传神经网络预测[J];电工技术学报;2013年02期

6 盛况;郭清;张军明;钱照明;;碳化硅电力电子器件在电力系统的应用展望[J];中国电机工程学报;2012年30期

7 苏斌;吕征宇;;新型中高压隔离驱动电源的架构[J];电工技术学报;2010年02期

8 钱照明;盛况;;大功率半导体器件的发展与展望[J];大功率变流技术;2010年01期

9 苏斌;吕征宇;;新型电流型固态短路限流器驱动电源[J];中国电机工程学报;2009年27期

10 马皓;俞宏霞;严颖怡;;电流源型LCL谐振式变换器的研究[J];中国电机工程学报;2009年09期

本文编号：2602406