IGBT电力电子系统多时间尺度动态性能的建模与分析

发布时间：2021-08-09 00:49

　　随着电力电子技术的不断进步和电力电子器件的快速发展,IGBT正向着高开关频率、大功率密度方向迈进。而IGBT开关频率的急剧增加将导致其输出电流变化率非常大,其动态过程的时间尺度从ms级上升到μs级直至ns级,使得此时瞬态电磁过程具有小时间尺度的特征。为了解决现有模型不完全适用于小时间尺度电力电子系统瞬态性能分析与计算的不足,本文建立IGBT电力电子系统小时间尺度动态特性数值分析的三维电磁场-电路耦合计算模型,并提出其求解的迭代计算方法。首先,为精确描述小时间尺度下IGBT内部瞬态电磁场及其分布规律,提出的IGBT本体三维有限元模型考虑了位移电流、趋肤效应和引线邻近效应等复杂因素的影响;其次,为考虑极小时间尺度下线路中杂散参数的电磁效应,本文采用高阶杂散参数电路模型,以多段等效电路模拟杂散参数的影响,同时采用谐态电磁场数值分析计算方法提取模型参数以考虑趋肤效应等的影响;再次,基于IGBT内部电磁暂态过程的分析,提出了一种改进的IGBT电路模型;最后,为兼顾计算精度和计算时间的要求,本文还提出等效高阶电路模型的一种降阶方法。仿真计算和实验测量结果证明了上述工作的有效性和正确性。另一方面,随... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２我国某５０ＭＷ地面光伏电站??３）智能电网??

我国在超高功率频率控制应用研究方面处于国际先进水平，风机泵节能型高??压大容量变频器的市场占有率远超过国外同类产品，其性价比以及可靠性不断获??得国际认可［２］。图１－１所示为我国国产三电平变频器示意图。??１??

?第１章绪论??其中高压ＩＧＢＴ为关键器件，其耐压高迗３．３?ｋＶＷ。图１－３所示为特高压青龙换??流站。??議??图１－３特高压青龙换流站??４）电力牵引??在大容量变流器的牵引应用中，高压大电流ＩＧＢＴ为其中的核心器件。当前，??电子和电子技术在电力牵引应用方面主要沿着高效、高功率密度（集成技术、冷??却技术）、精确控制（高性能闭环控制）、高运行可靠性方向发展。其中，我国自??主研制的“和谐”号动车姐列车的批量投入并成功运行，足以证明我国电力电子??技术在电力牵引方面发展的领先性＝］。图１－４所示为我国自主研制的和谐号列车。??二上?Ｉ：］：：１ＴＯ￣ＴＴ?了?ＴＴＸｒ＾ｒｒｒｉｎｒＴ＾?ｊ??图ｉ４和谐号列车??目前，大容量电力电子变换装置的核心器件为绝缘栅二极管（ＩＧＢＴ）。在电力??电子技术发展初期，功率器件主要为晶体闸立管（晶闸管、ＳＣＲ）。相较于充气闸??流管，ＳＣＲ功率密度更大、开关速度更快、工作寿命更长、功率损耗更小。正因??如此，ＳＣＲ淘汰了充气闸流管，并推动了半导体变流技术的快速发展。由于晶闸??管是半控型器件

【参考文献】：
期刊论文
[1]IGBT电力电子系统小时间尺度动态性能分析与计算的电磁场-电路耦合模型[J]. 马瑜涵,陈佳佳,胡斯登,杨仕友.  电工技术学报. 2017(13)
[2]基于电-热耦合模型的IGBT模块结温计算方法[J]. 李玲玲,许亚恵,李志刚.  电源学报. 2016(06)
[3]考虑热学特性的高压IGBT模块暂态模型[J]. 周飞,赵成勇,徐延明,许建中.  高电压技术. 2016(07)
[4]我国大容量电力电子技术与应用发展综述[J]. 赵争鸣,袁立强,鲁挺,贺凡波.  电气工程学报. 2015(04)
[5]IGBT模块的杂散参数计算与封装设计研究[J]. 王春雷,郑利兵,方化潮,韩立.  智能电网. 2015(04)
[6]杂散参数对IGBT串联阀开通过程的影响及抑制[J]. 杨杰,邱宇峰,温家良,药韬,郭高朋,贾娜,陈中圆,尤夏.  电网技术. 2014(08)
[7]电力电子技术和产业的发展及前景[J]. 肖向锋,郭彩霞.  变频器世界. 2014(04)
[8]大容量电力电子系统电磁瞬态分析技术及应用[J]. 赵争鸣,贺凡波,袁立强,鲁挺.  中国电机工程学报. 2014(18)
[9]电力电子技术发展探析[J]. 华兴伟.  电子制作. 2014(03)
[10]功率变换器叠层母排优化设计[J]. 王青,卢林辉.  电力与能源. 2013(01)



本文编号：3331019