三相直流/交流变换器中放电阻止型缓冲电路的研究

在以绝缘栅双极晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)作为开关器件的直流/交流(DC/AC)变换器中,为了保证处于高速开关下的IGBT在关断时不会被产生的关断过电压所击穿损毁,电路中需要增加缓冲电路.针对缓冲电路中电容器件端产生的最大瞬时电压及参数选取问题,通过对限幅钳位放电阻止型关断缓冲电路在三相电压型桥式DC/AC变换器中IGBT关断状态下工作模态的分析,从理论上对缓冲电容上产生的最大过冲电压进行推导.最后,通过搭建的仿真模型验证了对缓冲电容端过冲电压理论推导的正确性,为缓冲电路的参数选择提供了参考依据.     

大功率IGBT串联电压失衡机理及均压方法

由于IGBT串联器件参数差异、栅极信号延时以及分布电感不一致等,导致IGBT串联器件在开关过程中存在电压分配不均的现象。IGBT电压分配不均匀会导致个别器件因电压过高而被击穿,进而导致整个串联系统故障。主要从集一栅极电容Ccg不同、栅极电阻Rg不同和驱动电路信号延时这三个方面研究了IGBT串联电压不均的机理,通过仿真对比了RCD缓冲电路、栅极驱动端均压电路和有源钳位均压电路的串联均压效果,为研究IGBT串联电压不均的方法提供了理论基础。     

可控直流电流源的缓冲电路设计与功耗对比研究

针对可调制直流电流源IGBT关断过电压问题,进行了缓冲电路设计。分析了RCD充放电型和RCD放电阻止型缓冲电路的工作原理,介绍了参数设计方法,并对两类吸收电路的损耗进行了量化分析比较。在额定电流200 A的可控直流电流源上进行了实验,结果表明:RCD放电阻止型缓冲电路损耗显著小于RCD充放电型缓冲电路,效率更高,体积更小,更适用于开关频率较高的场合。     

RCD钳位反激变换器的回馈能耗分析及设计考虑

对RCD钳位反激变换器的能量传输过程进行深入分析,指出为避免反馈电压Uf在整个开关管关断期间向RCD钳位电路提供能量而增大能耗,钳位电容电压UC必须大于Uf;推导得出反馈电压产生的回馈能量Wf的解析表达式,并指出Wf随着UC的增加而减小,且RCD钳位电路的总能耗等于Wf与变压器漏感储能Wlk之和。令Wlk与Wf相等,得出钳位电容的临界钳位电压UCK=2.6 Uf,并指出当UC大于UCK时,回馈电压产生的能量将小于Wlk,并以此作为确定钳位电容电压UC的依据,得出RCD钳位电路元件参数的设计方法。给出实例,通过仿真和实验结果,验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。     

IGBT串联阀吸收电路的研究

绝缘栅双极型晶体管IGBT综合了GTR和MOSFET的优点,近年来得到了广泛的应用,但是受限于耐压等级,单个IGBT高压大功率电能变换场合还不能满足需求,而串联使用是一种较好的解决方案。在串联使用中为了抑制器件关断过程中产生浪涌过冲,仍然需要吸收电路进行保护。通过对比分析详细阐述了RCD吸收电路在IGBT串联中的使用优势,并给出了参数选取的原则,同时分析了RCD吸收电路对器件动、静态电压均压的影响,并通过实验予以了验证。     

IGBT桥式逆变电源浪涌电压的抑制研究

IGBT桥式逆变电源经常处于高速开关状态,即会产生浪涌电压威胁其正常工作,因此对IGBT桥式逆变电源浪涌电压的抑制是逆变电路正常工作的基本保证。本文对桥式逆变电源的浪涌电压产生的原因进行了分析,介绍了浪涌电压的计算,并根据浪涌电压计算公式对抑制浪涌电压的方法进行了分析。在中频加热电路中采用了3种浪涌电压吸收电路,并用示波器进行了观测,验证了其效果。     

双IGBT缓冲吸收电路研究

为提高电动汽车双向功率变换器的工作效率和使用寿命,提出双IGBT缓冲吸收电路。针对双RCD型缓冲吸收电路,详述了IGBT关断过程C-E端过电压产生的原因,给出了电路缓冲电容和电阻的确定方法,讨论了不同门极驱动电阻下电路的缓冲吸收效果,通过计算和实验调整确定了电路相关元件参数,指出了IGBT温升设计及其安装的注意事项。实验研究结果表明,双RCD型缓冲吸收电路可显著降低IGBT关断过电压,具有良好的缓冲吸收效果,可保证其安全性、可靠性和稳定性。     

有源电力滤波器缓冲电路的参数优化设计

针对APF主电路中IGBT开关产生过大尖峰电压的问题,提出一种有效的RCD缓冲电路参数优化设计方法.通过对缓冲电路工作原理的分析,推导和计算出缓冲电路参数的设计公式.仿真和实验结果表明,该设计能够有效抑制IGBT产生的尖峰电压,提高EMI特性,保证电路的可靠运行.该设计成功应用于1台100 kV.A有源电力滤波器实验样机,该样机的长期运行,证明了该方法的有效性和实用性.     

配电网静止同步补偿器的驱动与吸收电路设计

配电静止同步补偿器(DSTATCOM)的可靠性与主电路功率开关器件的驱动和保护密切相关,DSTAT-COM运行中的诸多故障很大程度上与主电路功率开关器件有关。为了使功率开关器件稳定、可靠的工作,讨论并设计了DSTATCOM主电路功率开关器件IGBT的驱动电路和吸收保护电路。驱动电路采用集成智能驱动模块2SD315A,该模块集驱动、隔离、保护为一体且结构简单、功能强大、使用方便,非常适合于实际装置的开发。给出了利用2SD315A设计驱动电路的详细过程并为2SD315A设计了可靠的上电复位电路吸收保护电路采用RCD型电路,介绍了RCD型吸收保护电路的工作原理。根据RCD型吸收保护电路的工作原理和吸收保护电路安全可靠工作的目的建立了电路参数优化设计的数学模型。该模型中以功率开关器件承受的浪涌电压最小、放电时间常数最小和投资成本最小为目标函数。然后通过并行自校正多目标遗传算法优化吸收保护电路参数,给出了一个设计实例。实验装置的实际运行证明:所设计的IGBT驱动保护电路性能优良、可靠性高,对其它同类型的电力电子装置有较好的借鉴作用。     

MOSFET缓冲保护电路的改进型设计

低电压大电流逆变电路的缓冲保护电路的设计非常重要。本设计是在传统的RCD放电阻止型吸收电路的基础上加以改进,提高传统RCD缓冲保护电路的过电压吸收能力,改进后的电路结构简单且有很高的通用性。本设计结合动力逆变电路具体情况,设计出高效、简单及可靠的过电压防护电路,通过实验验证改进型RCD缓冲电路大幅度减小浪涌电压符合设计需要。