应用于牵引传动的大功率IGBT的建模和特性研究

发布时间：2017-10-02 06:18

  本文关键词：应用于牵引传动的大功率IGBT的建模和特性研究

  更多相关文章： 大功率IGBT RC-IGBT 建模 损耗计算 牵引变流器

【摘要】：大功率IGBT模块可靠性强,能适应牵引传动中恶劣的运行环境,在牵引传动领域得到了广泛的应用。相比于小功率IGBT,大功率IGBT模块的建模参数复杂,建模困难,无论器件厂商和学术界都还未能提出一种精确的大功率IGBT模块的器件模型。而出于使用大功率IGBT模块的目的,建立能够在一定程度上体现大功率IGBT模块动态特性的电路模型也具有实际意义。本文围绕应用于牵引传动的大功率IGBT的建模和特性研究展开。论文首先研究了IGBT的特性参数和测试标准,分析指出器件厂商和国际标准之间的参数测试标准存在差别,仅仅以器件手册判断器件特性不具有客观性,应在同一条件下采用双脉冲实验方法对于IGBT的特性进行比较。论文研究了IGBT的电路建模方法,建立了大功率IGBT模块的电路模型,利用器件手册进行参数提取,该模型能够体现IGBT的开关特性,利用仿真模型分析了驱动电阻RG和外加门极电容CGE对于大功率IGBT模块开通和关断过程的影响,并给出了驱动电阻RG和外加门极电容CGE的选取方法。论文提出了一种利用MATLAB/Simulink仿真和数据手册计算牵引变流器中IGBT模块损耗的方法,在MATLAB/GUI中编写了损耗计算的图形界面程序,通过与日本富士半导体公司官方损耗计算软件的计算结果对比验证了所提出的损耗计算方法的精确性。最后,论文对RC-IGBT(Reverse Conducting-IGB T,逆导型IGBT)模块的建模方法、损耗特性和控制方式进行了研究,通过实际测试指出了RC-IGBT模块的在损耗特上具有优势,并设计了牵引变流器中RC-IGBT模块的控制方式,仿真运行效果良好。
【关键词】：大功率IGBT RC-IGBT 建模 损耗计算 牵引变流器
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN322.8;TM46
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-16
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.2 IGBT建模方法综述12-14
• 1.3 IGBT模块损耗计算方法综述14-15
• 1.4 论文主要研究内容15-16
• 2 IGBT模块的特性参数及测试方法16-32
• 2.1 最大等级参数16-18
• 2.2 静态特性参数18-20
• 2.3 动态特性参数20-25
• 2.3.1 驱动特性参数20-24
• 2.3.2 开关特性参数24-25
• 2.4 双脉冲实验25-29
• 2.4.1 双脉冲实验的目的25-26
• 2.4.2 双脉冲实验的电路和实验波形26-27
• 2.4.3 双脉冲实验的设备和流程27-29
• 2.5 反并联二极管安全性实验29-31
• 2.5.1 反并联二极管的安全工作区29
• 2.5.2 二极管安全性实验方法29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 3 大功率IGBT模块的电路建模32-48
• 3.1 开通过程建模原理32-37
• 3.2 关断过程建模原理37-40
• 3.3 IGBT开关过程仿真40-43
• 3.3.1 IGBT开通过程仿真41
• 3.3.2 IGBT关断过程仿真41-42
• 3.3.3 IGBT双脉冲仿真42-43
• 3.4 R_(GON)、R_(GOFF)和C_(GE)对于IGBT开通和关断过程的影响43-46
• 3.4.1 R_(Gon)影响IGBT的开通过程43
• 3.4.2 R_(Goff)影响IGBT的关断过程43-44
• 3.4.3 C_(GE)影响IGBT的开通和关断过程44-45
• 3.4.4 R_G与C_(GE)的选取方法45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 4 牵引变流器IGBT模块损耗计算48-58
• 4.1 IGBT模块损耗的计算方法48-53
• 4.1.1 导通损耗计算49-50
• 4.1.2 开关损耗计算50-52
• 4.1.3 图形界面编程损耗计算52-53
• 4.2 损耗计算方法对比53-56
• 4.2.1 Fuji IGBT Simulator损耗计算53-55
• 4.2.2 损耗计算结果对比55-56
• 4.3 本章小结56-58
• 5 RC-IGBT模块特性研究58-76
• 5.1 RC-IGBT模块的结构特征58-59
• 5.2 RC-IGBT模块建模59-61
• 5.3 RC-IGBT模块驱动方式61-63
• 5.4 RC-IGBT模块和普通IGBT模块的损耗对比63-66
• 5.5 RC-IGBT模块损耗实验66-68
• 5.6 牵引变流器中RC-IGBT模块控制方式68-74
• 5.7 本章小结74-76
• 6 结论76-78
• 参考文献78-80
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果80-84
• 学位论文数据集84

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