IGBT直接串联均压技术的研究

发布时间：2017-05-06 19:08

  本文关键词：IGBT直接串联均压技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电力电子的发展对电力电子器件的额定电压范围提出了更高的要求。IGBT以其良好的开关性能成为了应用前景非常广阔的电力电子器件。然而,现有的IGBT的最大额定电压只有6.5kV。IGBT的串联在应用中不仅可以获得更高的额定工作电压,也可以获得相同电压级别下更好的开关性能。但IGBT的串联极易产生电压不均衡,导致器件过电压,这是目前IGBT串联亟需解决的问题。本文首先阐述了IGBT的内部机理,并在PSPICE软件中建立了IGBT的物理仿真模型,对本文所建立的IGBT仿真模型与PSPICE内部库模型进行了仿真对比研究,验证了本文所建模型的正确性。本文分析了IGBT的开通和关断的动态过程,分阶段的阐述了开通和关断过程中可能造成串联电压失衡的原因。对现有的主流均压方案进行了综述,并对两种典型的串联均压方案——有源箝位和磁芯同步技术的控制机理以及优缺点进行了重点分析,在此基础上提出了一种基于两者相结合的混合控制均压方案,阐述了该控制方案在不同瞬态阶段的控制机理,该方案对整个开关动态均能实现有效的控制。基于理论分析和PSPICE仿真研究,采用混合均压方案,对可能造成IGBT串联电压失衡的各种因素进行了研究,搭建基于IGBT直接串联的高压Boost直流变换器,对本控制方案进行了实验验证,实验结果与理论分析和仿真研究温和,验证了混合均压方案对可能造成IGBT串联电压失衡的各种因素的适应性,同时还通过对四个IGBT的串联均压仿真验证了方案应用于多个串联情况的可行性。
【关键词】：IGBT串联 均压 有源箝位 磁芯同步 混合控制
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN322.8
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 IGBT串联技术的应用展望10
• 1.3 串联IGBT动态电压失衡的原因分析10-11
• 1.4 IGBT的串联均压方试11-19
• 1.4.1 负载侧控制技术11-12
• 1.4.2 栅极控制技术12-19
• 第二章 IGBT的内部原理及仿真模型19-28
• 2.1 IGBT模型等效19-23
• 2.1.1 功率器件建模的四种方式19-21
• 2.1.2 BJT模型21-23
• 2.1.3 MOSFET模型23
• 2.2 IGBT仿真模型23-28
• 2.2.1 IGBT模型建立23-26
• 2.2.2 仿真波形图26-28
• 第三章 IGBT串联电压不平衡的原因分析28-37
• 3.1 IGBT串联研究的主要问题28
• 3.2 静态电压失衡28
• 3.3 动态电压失衡28-37
• 3.3.1 IGBT的开关特性28-29
• 3.3.2 开通过程29-31
• 3.3.3 开通过程可能导致电压不平衡的原因31-32
• 3.3.4 关断过程32-33
• 3.3.5 关断瞬态电压不平衡的原因33-37
• 第四章 混合均压方案37-53
• 4.1 有源箝位技术37-40
• 4.2 磁芯同步技术40-45
• 4.2.1 磁芯同步技术原理40-41
• 4.2.2 变压器设计41-42
• 4.2.3 高频变压器参数计算42-43
• 4.2.4 仿真验证43-45
• 4.3 基于有源箝位技术和磁芯同步技术的混合均压方案45-53
• 4.3.1 混合均压方案的原理45
• 4.3.2 混合方案在不同的情形下可行性的仿真验证45-53
• 第五章 实验验证53-69
• 5.1 实验电路拓扑53-54
• 5.2 两个IGBT的串联实验54-64
• 5.2.1 未添加栅极信号延时的IGBT串联实验54-56
• 5.2.2 添加栅极信号延迟下的IGBT串联实验56-64
• 5.3 四个IGBT的串联实验64-69
• 第六章 结论与展望69-70
• 参考文献70-76
• 在学期间的研究成果76-77
• 致谢77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 窦康乐;严仲明;李海涛;程志;吴锐;王豫;;大功率IGBT模块串联动态均压的研究[J];电测与仪表;2012年04期

2 殷召伟;盛乾;宋刚;;浅谈二极管串联均压问题误区[J];科技创新与应用;2014年06期

3 徐旭哲;严萍;;绝缘栅双极晶体管串联应用中暂态均压特性[J];强激光与粒子束;2014年04期

4 李可生;;IGBT串联均压电路设计及仿真[J];中国新技术新产品;2011年06期

5 颜云岭;邬伟扬;杨耕;;基于峰值控制的IGBT串联均压技术[J];电力电子技术;2013年06期

6 金其龙;孙鹞鸿;严萍;张东东;欧阳文敏;;IGBT串联技术动态均压电路的研究[J];高电压技术;2009年01期

7 王永青;周金香;周颖昌;李敏;;基于PVI的IGBT串联驱动及均压措施研究[J];电力电子技术;2007年09期

8 李杨;李博;罗洋;;基于驱动信号同步的串联IGBT动态均压方法[J];电气自动化;2012年02期

9 张媛;智泽英;谢亚云;卢沁雄;;超级电容的多飞渡电容器均压的建模与仿真[J];工业控制计算机;2014年06期

10 颜文旭;纪志成;谢林柏;;三相四线APF直流侧的T-S模糊均压控制[J];计算机工程与应用;2014年11期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 任新龙;;云驾岭煤矿耦合让均压支护技术的应用[A];第五届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2010年

2 孙明波;董曰喜;黄春龙;;综放采空区动态均压防火技术研究与应用[A];山东煤炭学会2004年度优秀学术论文集[C];2004年

3 梁诚;唐自标;曾博义;张世贤;;均压辅助烧结高钒工具钢添加TiC微粉之研究[A];第五届海峡两岸粉末冶金技术研讨会论文集[C];2004年

4 沈浩天;;均压技术在矿井防火中的应用[A];第四届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 于鹏;超级电容均压与故障检测技术研究[D];中国农业大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 刘旭东;IGBT直接串联均压技术的研究[D];北方工业大学;2016年

2 罗R，

本文编号：348966