Dual-GCT开关电路的设计与验证

发布时间：2020-06-13 13:26

【摘要】：集成门极换流晶闸管(IGCT)是由门极换流晶闸管(GCT).与门极驱动单元通过PCB组成的一种大功率电力半导体器件。双芯GCT(Dual-GCT)是由IGCT派生的新器件,具有更低的导通损耗和开关损耗。Dual-GCT在工作时,必须借助于双门极驱动单元,以实现“硬驱动”条件下的开通和关断。本文以2kA/4.5kV Dual-GCT的驱动单元为研究对象,设计了其门极开通和关断电路,并进行了实验验证。主要工作如下:1.阐述了Dual-GCT芯片的结构特点及其工作机理,分析了Dual-GCT开通、关断电路的原理。根据2kA/4.5kV Dual-GCT驱动电流脉冲的设计指标,对驱动单元中的开通和关断电路分别进行设计,并对电路中元器件参数进行了选型分析。2.采用Cadence软件对所设计的开通、关断电路进行了仿真验证。选用驱动MOS管对开通及关断主回路的MOS管进行控制,相较于电源直接控制具有更快的开关速度。文中分别运用了Dual-GCT等效电路模型和二极管代替被测,并对Dual-GCT的开通和关断电路进行仿真对比。仿真开通电路时,采用软件中自带的脉冲同时为两套开通电路中的驱动MOS管提供触发信号;仿真关断电路时,分别对两套关断电路中的驱动MOS管提供延时为35μs的时序触发信号,以控制Dual-GCT开关电路主回路中MOS管的导通与关断。仿真结果表明,所设计的Dual-GCT开通及关断电路的输出脉冲波形满足设计要求。3.分析了Dual-GCT门极回路中杂散电感对“硬驱动”的影响,对Dual-GCT开通和关断电路进行了合理的布局,采用Altium Designer 15软件绘制了PCB板图。搭建了实验电路,采用二极管被测分别对开通、关断电路进行验证。测试结果表明,所设计的Dual-GCT开关电路可以实现对2kA/4.5kV Dual-GCT的可靠驱动,并根据测试曲线对实验板的杂散电感进行了计算,结果满足关断电路对杂散电感的要求。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN34;TM564

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本文编号：2711244