集成門(mén)極換流晶閘管（IGCT）是由門(mén)極換流晶閘管與門(mén)極驅(qū)動(dòng)單元組成的一種大功率電力半導(dǎo)體器件,具有電流處理能力高和損耗低的特點(diǎn),目前已開(kāi)始廣泛應(yīng)用,因此研發(fā)IGCT的測(cè)試設(shè)備對(duì)器件應(yīng)用和特性參數(shù)表征很有必要。本文以4.5kV/2kA IGCT為研究對(duì)象,對(duì)其靜動(dòng)態(tài)特性測(cè)試電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。主要工作內(nèi)容如下:首先,介紹了現(xiàn)有功率半導(dǎo)體器件的測(cè)試方法,根據(jù)IGCT的特性參數(shù),確定了測(cè)試電路的技術(shù)指標(biāo)。并結(jié)合ABB公司以及國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的IGCT相關(guān)測(cè)試設(shè)備,分析了測(cè)試電路主體結(jié)構(gòu),確定了 IGCT測(cè)試臺(tái)共包括高壓電源與測(cè)試電路兩大部分。其次,分析高壓電源模塊中的關(guān)鍵問(wèn)題。以倍壓整流電路與單相橋式整流電路為對(duì)象,通過(guò)建立數(shù)學(xué)與電路仿真模型,分析了倍壓整流電路中存在的沖擊電流問(wèn)題,并對(duì)幾種抑制策略進(jìn)行了仿真驗(yàn)證;針對(duì)單相橋式整流電路中的功率因數(shù)以及諧波問(wèn)題進(jìn)行了分析,提出了一種基于粒子群算法的特定諧波消除脈寬調(diào)制策略。最后根據(jù)兩者的優(yōu)缺點(diǎn),確定了 IGCT測(cè)試用高壓電源主結(jié)構(gòu)。再次,根據(jù)IGCT測(cè)試原理設(shè)計(jì)了其靜、動(dòng)態(tài)特性測(cè)試電路主結(jié)構(gòu),計(jì)算了電路中相應(yīng)的器件參數(shù),搭建了一臺(tái)輸出電壓為0～8kV連續(xù)可... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

ABB公司環(huán)繞型

?傻男問(wèn)皆諫鮮蘭途攀?甏?庇扇鶚緼BB公司提出，率先實(shí)現(xiàn)了集成化的設(shè)計(jì)[7]。根據(jù)驅(qū)動(dòng)器及GCT封裝結(jié)構(gòu)的不同，可分為圖1-1所示的環(huán)繞型和通用型兩種。同時(shí)，ABB公司在非對(duì)稱型和逆導(dǎo)型GCT系列產(chǎn)品的研發(fā)上也取得了一定的突破，其中非對(duì)稱型GCT電流極限參數(shù)可達(dá)4kA，逆導(dǎo)型的電流等級(jí)可達(dá)2.2kA，相關(guān)產(chǎn)品已在實(shí)際中得到了應(yīng)用，并具有良好的可靠性[8,9]。而IGCT的測(cè)試設(shè)備也是由ABB公司率先研發(fā)出來(lái)，但由于最初的產(chǎn)品較少，因此其測(cè)試設(shè)備也是定向開(kāi)發(fā)的，適用性并不強(qiáng)。（a）ABB公司環(huán)繞型IGCT（b）ABB公司通用型IGCT圖1-1ABB公司環(huán)繞型和通用型IGCT示意圖Fig.1-1ABB"ssurroundandgeneralpurposeIGCTschematic在二十世紀(jì)九十年代末期，日本三菱公司從ABB引入了IGCT的相關(guān)專利，并且依靠自身掌握GTO的相關(guān)技術(shù)，研發(fā)出了非對(duì)稱型IGCT。在2004年，韓國(guó)KERI公司開(kāi)發(fā)出了4.5kV/4kA和5.5kV/1.5kA的非對(duì)稱型IGCT[10]。目前，大部分與IGCT相關(guān)的技術(shù)資料基本都來(lái)自于ABB與日本三菱這兩家公司，尤其在IGCT的測(cè)試技術(shù)與測(cè)試設(shè)備開(kāi)發(fā)方面，由于沒(méi)有嚴(yán)格的通用標(biāo)準(zhǔn)，ABB只是針對(duì)自己開(kāi)發(fā)的IGCT產(chǎn)品進(jìn)行了定向測(cè)試設(shè)備的研發(fā)，當(dāng)IGCT特性參數(shù)不斷超出一定范圍時(shí)，設(shè)備的通用性將會(huì)降低。圖1-2所示為ABB等其他公司目前主要采用的測(cè)試電路拓?fù)�，其中，為電容器兩端提供的直流高壓測(cè)試信號(hào)，為開(kāi)通緩沖吸收電感，用來(lái)限制開(kāi)通過(guò)程中的電流上升率，、與二極管共同組成了關(guān)斷鉗位電路，為電路中存在的雜散電感[11]。其測(cè)試原理是基于大電容放電來(lái)為被測(cè)器件提供高壓環(huán)境的方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，該測(cè)試電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可靠性高，因此受到了廣泛的應(yīng)用。

1緒論3圖1-2ABB公司IGCT測(cè)試電路原理圖Fig.1-2IGCTtestcircuitbyABBcompany以測(cè)試電路為基礎(chǔ)，目前主要有兩種主流的測(cè)試方法，分別是單脈沖測(cè)試法和連續(xù)脈沖測(cè)試法[12]。顧名思義，單脈沖與連續(xù)脈沖的區(qū)別僅僅在于所加門(mén)極驅(qū)動(dòng)脈沖的個(gè)數(shù)不同而已，其中連續(xù)脈沖測(cè)試的典型應(yīng)用為雙脈沖測(cè)試，圖1-3中a、b分別為單脈沖與連續(xù)脈沖信號(hào)示意圖。（a）單脈沖測(cè)試觸發(fā)信號(hào)（b）連續(xù)脈沖觸發(fā)信號(hào)圖1-3單脈沖與連續(xù)脈沖測(cè)試觸發(fā)信號(hào)Fig.1-3Singleandcontinuoustestingtriggersignals圖1-4所示為ABB開(kāi)發(fā)的適用于IGCT、GTO以及二極管參數(shù)測(cè)試的設(shè)備與測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，該測(cè)試系統(tǒng)最高輸出電壓可達(dá)14kV，最大輸出電流10kA。測(cè)試時(shí)，測(cè)試夾具能夠提供最大240kN的壓力，并實(shí)現(xiàn)200℃范圍內(nèi)的準(zhǔn)確加熱，并能冷卻到-40℃，具有良好的溫度控制功能。除此之外，該系統(tǒng)還包含了電容充電單元、可編程門(mén)極驅(qū)動(dòng)單元以及數(shù)據(jù)采集與處理單元等。（a）IGCT、GTO與二極管測(cè)試設(shè)備（b）芯片測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)圖1-4ABB公司IGCT、GTO與二極管測(cè)試系統(tǒng)Fig.1-4ABB"stestequipmentsystemofIGCT,GTOanddiode


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