IGBT串联均压控制策略的研究
发布时间：2021-07-10 22:25
为有效隔离电网故障,提高输电效率,高压直流输电（HVDC）技术已应用于电能传输系统中,绝缘栅双极型晶体管（insulate gate bipolar transistor,IGBT）结合了MOSFET的驱动优势和BJT的导通优势在高压大功率变换领域得到了广泛应用,然而,由于半导体技术及工艺的限制,单个IGBT电压、电流容量无法满足高压大功率变换的要求,IGBT器件直接串联和并联则是提高电力电子变换装置耐压水平及容量最直接有效的方法。实际工程中,由于IGBT本身参数的差异,直接串联往往会产生电压不均衡,这种电压的不均衡达到一定程度时,有可能造成IGBT器件的损坏,静态和动态电压分配是影响器件稳定运行的核心,因此,IGBT的动态均压的研究具有非常重要的实际意义和应用价值。本文首先论述了本研究的背景,介绍了高压条件下IGBT器件应用需求,归纳和总结了IGBT的建模方法,回顾了绝缘栅双极型晶体管串联技术的国内外研究现状,分析并总结了现有IGBT器件串联均压方法的优缺点。通过对IGBT的基本结构、工作原理及基本参数的分析,为串联IGBT均压研究建立了相关的理论基础。针对IGBT的静态工作过程和动...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二极管钳位三电平变换器Fig1.1Three-levelconverterwithdiodeclamp
IGBT串联均压控制策略的研究2图1.1二极管钳位三电平变换器Fig1.1Three-levelconverterwithdiodeclamp图1.2基于IGBT串联的三相全桥逆变器Fig1.2Three-phasefull-bridgeinverterbasedonIGBTseries1.2IGBT串联均压国内外研究现状IGBT串联器件间的电压极易不均衡，会影响电路稳定性，若不均压程度较大，将会导致器件及电路的损坏，造成重大安全事故，影响人生及财产安全，因此，首先要求选型一致、同一批次生产的IGBT器件，并且也要保持使用的环境温度一致。由上述可知，器件直接串联是最直接有效的方法，这种方法的优点是可以实现低压器件在高压场
西华大学硕士学位论文3合下的应用，同时降低了系统拓扑结构的复杂度，也降低了系统的控制复杂度，提高串联器件总体应力，降低了损坏程度，增加了管子的使用寿命，提高了器件工作频率，并且降低了使用成本，同时优化系统设计。因此，IGBT器件直接串联均压控制策略技术值得深入研究，使器件可以在高压应用中广泛使用，具有重要意义。IGBT器件根据其工作状态分为两种，一种是稳态还有一种是动态，稳态又可以分为开通稳态和关断稳态两种，动态也可以分为开通过程和关断过程两个过程。稳态时电压基本不变，动态时电压快速变化。在工作环境和工作状态存在差异性时，IGBT电压分配就会受到诸多因素的影响，器件间的电压差异也将越来越大，图1.3所示为归纳的串联IGBT不均压影响因素示意图。图1.3IGBT串联不均压影响因素Fig1.3InfluencingfactorsofIGBTseriesunevenvoltageIGBT串联均压也分为两个方面，一方面是器件间的静态均压，另一方面是器件间的动态均压，其中静态均压电路很容易实现，通常使用的方法是用均压电阻实现，非常简单。电路的动态均压对瞬时性要求非常高，时间等级在纳秒级别，容易出现安全事故，时间精度要求非常高，结合国内外发展现状，现如今主流的IGBT器件的动态均压控制方案有：缓冲电路法[36,40]、有源钳位法[37]、闭环控制法[41]、同步驱动法等。1.2.1缓冲电路法常见的缓冲电路有RC缓冲电路，RCD缓冲电路及电容缓冲电路。图1.4为缓冲电路示意图，图1.5为RCD缓冲电路示意图，缓冲电路法是在每个IGBT器件集射极两端并联缓冲电路，通常并联RCD缓冲电路电路和一个反向二极管，反向二极管的作用是
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅发展势头旺，英飞凌祭出650 V CoolSiC MOSFET[J]. 王莹. 电子产品世界. 2020(04)
[2]基于碳化硅器件的高频化高效率船用变频器[J]. 柳彬,姚川,徐正喜. 舰船科学技术. 2020(05)
[3]不同控制策略对VSC-HVDC系统向无源电网供电的影响特性研究[J]. 黄智达,杨汾艳. 电力科学与技术学报. 2019(04)
[4]IGBT串联动态均压特性分析与控制[J]. 丁顺,邢岩,王钧,胡海兵. 电工技术学报. 2018(14)
[5]混合钳位型四电平和五电平逆变器拓扑结构和控制策略[J]. 王奎,郑泽东,许烈,李永东. 电工技术学报. 2018(02)
[6]一种新型七电平有源中点钳位型逆变器的拓扑结构及其换流策略[J]. 绳伟辉,葛琼璇. 中国电机工程学报. 2017(23)
[7]IGBT串联混合均压技术的研究[J]. 刘丛伟,刘旭东,肖佳松,林跻云. 电气工程学报. 2016(11)
[8]1.2MV·A混合钳位五电平变流模块的结构布局优化和叠层母排设计[J]. 董玉斐,罗皓泽,杨贺雅,何原明,李武华,何湘宁. 电工技术学报. 2016(08)
[9]绝缘栅双极晶体管串联关键技术[J]. 余琳,黄康,王海军,王剑平,盖玲. 强激光与粒子束. 2013(05)
[10]IGBT串联器件门极RCD有源均压电路[J]. 宁大龙,同向前,李侠,刘宁,冯武彤,李育宁. 电工技术学报. 2013(02)
博士论文
[1]IGBT串联均压控制技术研究[D]. 丁顺.南京航空航天大学 2018
[2]级联多电平静止同步补偿器关键技术及应用研究[D]. 何志兴.湖南大学 2016
[3]基于H桥拓扑的级联多电平变流器若干关键技术研究[D]. 王跃.浙江大学 2016
[4]级联多电平静止同步补偿器及其负序补偿若干关键技术研究[D]. 熊桥坡.湖南大学 2014
硕士论文
[1]IGBT串联特性及均压技术研究[D]. 王钧.南京航空航天大学 2018
[2]IGBT直接串联均压技术的研究[D]. 刘旭东.北方工业大学 2016
[3]IGBT串联均压高压变频器的研究[D]. 何柏岩.哈尔滨理工大学 2014
[4]IGBT串联均压技术的应用研究[D]. 窦康乐.西南交通大学 2012
[5]IGBT串联模块化的研究[D]. 梁昊.浙江大学 2012
本文编号：3276754
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二极管钳位三电平变换器Fig1.1Three-levelconverterwithdiodeclamp
IGBT串联均压控制策略的研究2图1.1二极管钳位三电平变换器Fig1.1Three-levelconverterwithdiodeclamp图1.2基于IGBT串联的三相全桥逆变器Fig1.2Three-phasefull-bridgeinverterbasedonIGBTseries1.2IGBT串联均压国内外研究现状IGBT串联器件间的电压极易不均衡，会影响电路稳定性，若不均压程度较大，将会导致器件及电路的损坏，造成重大安全事故，影响人生及财产安全，因此，首先要求选型一致、同一批次生产的IGBT器件，并且也要保持使用的环境温度一致。由上述可知，器件直接串联是最直接有效的方法，这种方法的优点是可以实现低压器件在高压场
西华大学硕士学位论文3合下的应用，同时降低了系统拓扑结构的复杂度，也降低了系统的控制复杂度，提高串联器件总体应力，降低了损坏程度，增加了管子的使用寿命，提高了器件工作频率，并且降低了使用成本，同时优化系统设计。因此，IGBT器件直接串联均压控制策略技术值得深入研究，使器件可以在高压应用中广泛使用，具有重要意义。IGBT器件根据其工作状态分为两种，一种是稳态还有一种是动态，稳态又可以分为开通稳态和关断稳态两种，动态也可以分为开通过程和关断过程两个过程。稳态时电压基本不变，动态时电压快速变化。在工作环境和工作状态存在差异性时，IGBT电压分配就会受到诸多因素的影响，器件间的电压差异也将越来越大，图1.3所示为归纳的串联IGBT不均压影响因素示意图。图1.3IGBT串联不均压影响因素Fig1.3InfluencingfactorsofIGBTseriesunevenvoltageIGBT串联均压也分为两个方面，一方面是器件间的静态均压，另一方面是器件间的动态均压，其中静态均压电路很容易实现，通常使用的方法是用均压电阻实现，非常简单。电路的动态均压对瞬时性要求非常高，时间等级在纳秒级别，容易出现安全事故，时间精度要求非常高，结合国内外发展现状，现如今主流的IGBT器件的动态均压控制方案有：缓冲电路法[36,40]、有源钳位法[37]、闭环控制法[41]、同步驱动法等。1.2.1缓冲电路法常见的缓冲电路有RC缓冲电路，RCD缓冲电路及电容缓冲电路。图1.4为缓冲电路示意图，图1.5为RCD缓冲电路示意图，缓冲电路法是在每个IGBT器件集射极两端并联缓冲电路，通常并联RCD缓冲电路电路和一个反向二极管，反向二极管的作用是
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅发展势头旺，英飞凌祭出650 V CoolSiC MOSFET[J]. 王莹. 电子产品世界. 2020(04)
[2]基于碳化硅器件的高频化高效率船用变频器[J]. 柳彬,姚川,徐正喜. 舰船科学技术. 2020(05)
[3]不同控制策略对VSC-HVDC系统向无源电网供电的影响特性研究[J]. 黄智达,杨汾艳. 电力科学与技术学报. 2019(04)
[4]IGBT串联动态均压特性分析与控制[J]. 丁顺,邢岩,王钧,胡海兵. 电工技术学报. 2018(14)
[5]混合钳位型四电平和五电平逆变器拓扑结构和控制策略[J]. 王奎,郑泽东,许烈,李永东. 电工技术学报. 2018(02)
[6]一种新型七电平有源中点钳位型逆变器的拓扑结构及其换流策略[J]. 绳伟辉,葛琼璇. 中国电机工程学报. 2017(23)
[7]IGBT串联混合均压技术的研究[J]. 刘丛伟,刘旭东,肖佳松,林跻云. 电气工程学报. 2016(11)
[8]1.2MV·A混合钳位五电平变流模块的结构布局优化和叠层母排设计[J]. 董玉斐,罗皓泽,杨贺雅,何原明,李武华,何湘宁. 电工技术学报. 2016(08)
[9]绝缘栅双极晶体管串联关键技术[J]. 余琳,黄康,王海军,王剑平,盖玲. 强激光与粒子束. 2013(05)
[10]IGBT串联器件门极RCD有源均压电路[J]. 宁大龙,同向前,李侠,刘宁,冯武彤,李育宁. 电工技术学报. 2013(02)
博士论文
[1]IGBT串联均压控制技术研究[D]. 丁顺.南京航空航天大学 2018
[2]级联多电平静止同步补偿器关键技术及应用研究[D]. 何志兴.湖南大学 2016
[3]基于H桥拓扑的级联多电平变流器若干关键技术研究[D]. 王跃.浙江大学 2016
[4]级联多电平静止同步补偿器及其负序补偿若干关键技术研究[D]. 熊桥坡.湖南大学 2014
硕士论文
[1]IGBT串联特性及均压技术研究[D]. 王钧.南京航空航天大学 2018
[2]IGBT直接串联均压技术的研究[D]. 刘旭东.北方工业大学 2016
[3]IGBT串联均压高压变频器的研究[D]. 何柏岩.哈尔滨理工大学 2014
[4]IGBT串联均压技术的应用研究[D]. 窦康乐.西南交通大学 2012
[5]IGBT串联模块化的研究[D]. 梁昊.浙江大学 2012
本文编号：3276754
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3276754.html
