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IGBT串聯(lián)均壓控制策略的研究

發(fā)布時(shí)間:2021-07-10 22:25
  為有效隔離電網(wǎng)故障,提高輸電效率,高壓直流輸電(HVDC)技術(shù)已應(yīng)用于電能傳輸系統(tǒng)中,絕緣柵雙極型晶體管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)結(jié)合了MOSFET的驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢和BJT的導(dǎo)通優(yōu)勢在高壓大功率變換領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,然而,由于半導(dǎo)體技術(shù)及工藝的限制,單個(gè)IGBT電壓、電流容量無法滿足高壓大功率變換的要求,IGBT器件直接串聯(lián)和并聯(lián)則是提高電力電子變換裝置耐壓水平及容量最直接有效的方法。實(shí)際工程中,由于IGBT本身參數(shù)的差異,直接串聯(lián)往往會(huì)產(chǎn)生電壓不均衡,這種電壓的不均衡達(dá)到一定程度時(shí),有可能造成IGBT器件的損壞,靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電壓分配是影響器件穩(wěn)定運(yùn)行的核心,因此,IGBT的動(dòng)態(tài)均壓的研究具有非常重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。本文首先論述了本研究的背景,介紹了高壓條件下IGBT器件應(yīng)用需求,歸納和總結(jié)了IGBT的建模方法,回顧了絕緣柵雙極型晶體管串聯(lián)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分析并總結(jié)了現(xiàn)有IGBT器件串聯(lián)均壓方法的優(yōu)缺點(diǎn)。通過對IGBT的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及基本參數(shù)的分析,為串聯(lián)IGBT均壓研究建立了相關(guān)的理論基礎(chǔ)。針對IGBT的靜態(tài)工作過程和動(dòng)... 

【文章來源】:西華大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】:73 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【部分圖文】:

IGBT串聯(lián)均壓控制策略的研究


二極管鉗位三電平變換器Fig1.1Three-levelconverterwithdiodeclamp

逆變器,均壓,器件


IGBT串聯(lián)均壓控制策略的研究2圖1.1二極管鉗位三電平變換器Fig1.1Three-levelconverterwithdiodeclamp圖1.2基于IGBT串聯(lián)的三相全橋逆變器Fig1.2Three-phasefull-bridgeinverterbasedonIGBTseries1.2IGBT串聯(lián)均壓國內(nèi)外研究現(xiàn)狀I(lǐng)GBT串聯(lián)器件間的電壓極易不均衡,會(huì)影響電路穩(wěn)定性,若不均壓程度較大,將會(huì)導(dǎo)致器件及電路的損壞,造成重大安全事故,影響人生及財(cái)產(chǎn)安全,因此,首先要求選型一致、同一批次生產(chǎn)的IGBT器件,并且也要保持使用的環(huán)境溫度一致。由上述可知,器件直接串聯(lián)是最直接有效的方法,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)低壓器件在高壓場

示意圖,均壓,影響因素


西華大學(xué)碩士學(xué)位論文3合下的應(yīng)用,同時(shí)降低了系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜度,也降低了系統(tǒng)的控制復(fù)雜度,提高串聯(lián)器件總體應(yīng)力,降低了損壞程度,增加了管子的使用壽命,提高了器件工作頻率,并且降低了使用成本,同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因此,IGBT器件直接串聯(lián)均壓控制策略技術(shù)值得深入研究,使器件可以在高壓應(yīng)用中廣泛使用,具有重要意義。IGBT器件根據(jù)其工作狀態(tài)分為兩種,一種是穩(wěn)態(tài)還有一種是動(dòng)態(tài),穩(wěn)態(tài)又可以分為開通穩(wěn)態(tài)和關(guān)斷穩(wěn)態(tài)兩種,動(dòng)態(tài)也可以分為開通過程和關(guān)斷過程兩個(gè)過程。穩(wěn)態(tài)時(shí)電壓基本不變,動(dòng)態(tài)時(shí)電壓快速變化。在工作環(huán)境和工作狀態(tài)存在差異性時(shí),IGBT電壓分配就會(huì)受到諸多因素的影響,器件間的電壓差異也將越來越大,圖1.3所示為歸納的串聯(lián)IGBT不均壓影響因素示意圖。圖1.3IGBT串聯(lián)不均壓影響因素Fig1.3InfluencingfactorsofIGBTseriesunevenvoltageIGBT串聯(lián)均壓也分為兩個(gè)方面,一方面是器件間的靜態(tài)均壓,另一方面是器件間的動(dòng)態(tài)均壓,其中靜態(tài)均壓電路很容易實(shí)現(xiàn),通常使用的方法是用均壓電阻實(shí)現(xiàn),非常簡單。電路的動(dòng)態(tài)均壓對瞬時(shí)性要求非常高,時(shí)間等級在納秒級別,容易出現(xiàn)安全事故,時(shí)間精度要求非常高,結(jié)合國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,現(xiàn)如今主流的IGBT器件的動(dòng)態(tài)均壓控制方案有:緩沖電路法[36,40]、有源鉗位法[37]、閉環(huán)控制法[41]、同步驅(qū)動(dòng)法等。1.2.1緩沖電路法常見的緩沖電路有RC緩沖電路,RCD緩沖電路及電容緩沖電路。圖1.4為緩沖電路示意圖,圖1.5為RCD緩沖電路示意圖,緩沖電路法是在每個(gè)IGBT器件集射極兩端并聯(lián)緩沖電路,通常并聯(lián)RCD緩沖電路電路和一個(gè)反向二極管,反向二極管的作用是

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[2]級聯(lián)多電平靜止同步補(bǔ)償器關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究[D]. 何志興.湖南大學(xué) 2016
[3]基于H橋拓?fù)涞募壜?lián)多電平變流器若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王躍.浙江大學(xué) 2016
[4]級聯(lián)多電平靜止同步補(bǔ)償器及其負(fù)序補(bǔ)償若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 熊橋坡.湖南大學(xué) 2014

碩士論文
[1]IGBT串聯(lián)特性及均壓技術(shù)研究[D]. 王鈞.南京航空航天大學(xué) 2018
[2]IGBT直接串聯(lián)均壓技術(shù)的研究[D]. 劉旭東.北方工業(yè)大學(xué) 2016
[3]IGBT串聯(lián)均壓高壓變頻器的研究[D]. 何柏巖.哈爾濱理工大學(xué) 2014
[4]IGBT串聯(lián)均壓技術(shù)的應(yīng)用研究[D]. 竇康樂.西南交通大學(xué) 2012
[5]IGBT串聯(lián)模塊化的研究[D]. 梁昊.浙江大學(xué) 2012



本文編號:3276754

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