压接型IGBT芯片动态特性影响因素实验研究

压接型IGBT器件内部具有复杂的电-热-力环境，直接影响了其内部IGBT芯片的动态特性，进而决定了整个器件的安全工作能力。为此，研究不同影响因素下的压接型IGBT芯片动态特性具有重要意义。为了全面获得电-热-力综合影响下压接型IGBT芯片的动态特性，利用所研制的具有多因素解耦、灵活调节能力的双脉冲实验平台，针对一款3.3kV/50A压接型IGBT芯片，测量获得了不同母线电压、负载电流、驱动电阻、温度及机械压力下的双脉冲实验波形。分析了不同影响因素对双脉冲波形的影响规律，对比了不同影响因素对IGBT动态特征参数影响程度，结果表明母线电压主要影响关断过程，负载电流、驱动电阻和温度主要影响开通过程，机械压力对开通关断过程的影响很小，研究结果对IGBT芯片建模及压接型IGBT器件安全运行具有重要的指导意义。     

无刷电动舵机功率驱动电路发热特性分析

针对小型大功率无刷电动舵机由于大电流、高功率密度引起的散热困难问题,开展其功率驱动电路发热特性研究。根据所使用的H-PWM-L-ON型半桥调制模式,分析了IGBT三相桥式功率逆变电路的功率损耗,基于RC热网络模型方法建立了该电路的热传导模型,并使用英飞凌FS50R06W1E3型功率模块开展了功率驱动电路发热特性仿真分析和实验验证。结果表明,所给出的功率驱动电路功率损耗分析结果合理可信,通过该热传导模型可有效计算功率器件工作温度。在无刷电动舵机设计过程中,可使用此方法进行功率器件工作温度计算,在确保低于最高工作结温的情况下提高可用输出功率。     

核磁共振找水仪发射机主回路的设计与仿真

为保证核磁共振找水仪的发射机主回路发射大功率电流,加大探测地下淡水资源的深度,针对发射机主回路在运行中产生的瞬态电压和浪涌电流问题,对几种典型缓冲电路进行了分析与计算。通过仿真实验,确定了发射机主回路的缓冲电路和快速关断电路关键器件的最佳参数。使IGBT（Isolation Gate Bipolar Transistor）的C、E两端瞬态电压尖峰降低了150V,IGBT的电流不超过发射机所能发射的最大电流（最高电流为400A）。从而保证了IGBT的C、E两端电压平稳;保证大功率电流可靠、有效地发射。     

基于软开关技术的氩弧焊逆变焊机

作为新型逆变弧焊电源核心技术的软开关技术,它较好解决了具有关断拖尾特性的IGBT开关转换,同时大大减少了变换器的环路损耗。电源的主要开关功率器件进行的是零开关,减少了功率器件的电压、电流应力。     

IGBT的静态特性的模拟

对 Hefner的 IGBT模型静态部分进行了详细的理论分析 .由于 IGBT中含有宽基极、低增益的晶体管 ,因此采用双极性传输方程来描述 IGBT电流 .而 MOSFET的静态线性区和饱和区的特性也用于表示阳极电压 .并用 MATL AB实现 I- V特性     

±800kV换流变压器不同工况下绕组电流及其谐波分量仿真分析

在高压直流输电系统中,换流变压器作为交流输电系统和直流输电系统的桥梁,其安全运行对直流系统正常运行具有重大的意义。为计算换流变压器在不同工况下的磁场及损耗,在PSCAD/EMTDC环境下搭建了云广直流输电工程仿真模型,改变参数模拟了换流变压器在不同工况下(额定运行和短时过负荷)网侧绕组和阀侧绕组的电流,并对绕组电流的谐波分量进行了分析,基于这些数据可进一步分析换流变压器谐波磁场和损耗。     

考虑负荷静态特性的静态电压稳定判据

在静态电压稳定的问题中,确定其稳定极限是一项很重要的工作,目前,求取静态电压稳定极限的方法较多,其中,利用ＰＶ曲线的эｐ／эＶ判据的基础上,考虑了负荷静态特性对静态电压稳定影响,提出了一种修正的静态电压稳定判据－эｐ／эＶ判据,分析和计算结果表明提出的静态电压稳定判据可以考虑负荷特性对静态电压稳定的影响,求取的静态电压稳定极限比较合理。     

IGBT的ZVC/ZCC驱动模式

对IGBT的工作特性及存在的问题进行了深入探讨,详细介绍了用于提高大功率IGBT电桥的开关效率和安全性的ZVC/ZCC驱动模式。该模式利用IGBT的反向雪崩特性和电荷转移法实现IGBT的零电压切换和零电流切换,从而有效地抑制了器件内部的电流拖尾和自琐效应,大大地减小了开关损耗,提高了功率IGBT的工作效率和安全性。     

绝缘栅双极型晶体管IGBT

八十年代发展起来的新型复合器件——绝缘栅双极型晶体管IGBT,采用了双导电机制;它的输入级为一种利用MOS栅控的场效应晶体管,具有MOSFET的高输入阻抗和电压控制的特性;输出级为双极型功率晶体管GTR,具有输出阻抗低和电流密度大的特点,而且它的开关速度又远远高于GTR。共等效电路图如图一所示,因此这种器件可以用逻辑电平信号直接驱动控制较大的功率。具有电压型控制的特点:输入阻抗高、需要的驱动功率小,控制电路简单、导通热胆小饱和压降小、开关损耗低、通断速度快工作频率高、电流容量大耐电流冲击范围宽等诸多的优点。由于IGBT集中了MOSFET与GTR的优点于一体,而扬弃了它们的缺点,故而发展迅速,正日益广泛运用于变换器、逆变器、开关电源等回路中。IGBT取代功率双极型晶体管和功率场效应晶体管已是发展的必然趋势。     

WSE-300A型变极性电源的研制

变极性电源是一种先进的用于铝合金TIG焊的电源.作为新型逆变弧焊电源核心技术的软开关技术,它较好地解决了具有关断拖尾特性的IGBT开关转换,同时大大减少了变换器的环路损耗.主要开关功率器件进行的是零开关,减少了功率器件的电压、电流应力.研制成功的WSE-300变极性电源,基于软开关控制技术.     

一种适合电路仿真的IGBT模型

介绍了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的物理特征及其基本结构,针对IGBT的输入、输出特性,建立了一种宏模型,并运用PSPICE软件对它进行了仿真,并与实际IGBT器件的相关特征数据进行了比较,结果表明,这种宏模型能够很好的模拟IGBT器件的静态和动态特性.     

超高压线路差动保护的高阻接地故障拒动分析及改进措施

500kV超高压线路高阻接地时,初始阶段故障电流突变量很小,主保护有可能拒动．随着接地故障电阻变小,故障电流增大后由后备保护动作切除,而后备保护较长时间切除故障可能影响电网稳定．介绍“7·10”500kV花博甲线高阻接地故障差动保护拒动事件,分析不同运行方式对两侧故障电气量的影响,总结现有差动保护启动判据的缺陷,并提出采用近故障侧保护装置启动判据、负序电压启动判据等改进措施,有效提高了高阻接地时差动保护的动作可靠性．     

深亚微米NMOS/SOI热载流子效应及寿命预测

分析并模拟了SOINMOSFET的电源电压、工艺参数、沟道长度等对器件内部电场的影响，并对器件的低压热载流子效应进行实验测试，得到了不同应力条件下最大线性区跨导和阈值电压的退化结果，以及器件尺寸对这种退化的影响。并实验测试了一个SOINMOS器件电流电压特性的应力退化。     

联于弱交流系统的HVDC输电系统输电能力和电压稳定性的研究

利用一种常用的简化HVDC输电系统模型,基于基频的系统变量分析了直流系统功率传送达到极限的条件．换流器整流侧定电流控制方式下直流功率传送极限和电压稳定性之间的关系已经有明确结论．区分换流器定电流和定功率控制方式,采用经典电压稳定分析判据讨论该模型下换流节点电压稳定性,分析了在两种控制方式下直流传送功率极限和换流节点电压稳定性之间的关系,并结合实例得出了明确的结果．     

基于三相逆变器变开关频率和变直流母线电压的PMSM控制

针对三相电压源逆变器应用固定开关频率和额定直流母线电压的空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation, SVPWM）驱动方式时存在直流电压利用率低、绝缘栅双极性晶体管（insulated gate bipolar transistors, IGBT）损耗较高的缺点,建立永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor, PMSM）和基于输出周期的IGBT损耗控制模型,在此基础上以输出电流质量为约束条件,以开关频率和直流母线电压为约束变量,应用猫鼬优化算法获得基于输出周期的IGBT损耗最优的开关频率和直流母线电压。对所提出的策略进行仿真和实验,通过比较输出电流总谐波畸变率（total harmonic distortion, THD）、电流波形、IGBT损耗和结温等验证所提策略在保证控制系统性能的条件下降低三相电压源逆变器损耗,增加三相电压源逆变器的可靠性。     

基于24V电源测试大功率IGBT模块的方法与分析

针对现行大功率IGBT器件测试方法总是基于高压大电流的危险测试环境及较高的费用和要求操作人员较高的技术水平等不足,设计提出一种简单、适用、安全、高效的大功率IGBT模块驱动测试方法,该方法基于24 V电源测试大功率器件,通过向IGBT发送2.5 k Hz、5 k Hz的PWM脉冲测试IPM(智能功率半导体)的耗散电流来确定IGBT是否完好。详细介绍了这种测试仪的总体设计方案、关键功能设计和电路原理解析。开发的新产品具有实际应用价值和广阔的市场前景。     

IGBT模块电气模型及实时仿真研究

IGBT模块中IGBT与二极管各自详细暂态电气特性及相互影响少有研究,因此提出一种适于实时仿真的IGBT模块电气模型。模型采用机理推导、电气等效、曲线拟合等方法在PSCAD、SABER、SIMULINK等电路仿真平台建模并基于FPGA模型实时化,可以在纳秒级步长下模拟IGBT模块电压电流尖峰、拖尾电流、米勒平台等暂态电气特性。通过与SABER中通用模型仿真结果、实验实测波形对比分析以及搭建的FPGA实时仿真系统,验证了IGBT模块电气模型和参数提取方法的有效性,为进一步将模型应用于柔性直流输电系统仿真、电磁干扰及损耗分析、控制策略等研究打下了基础。     

感性负载条件下IGBT开通过程分析

针对IGBT的开通过程中,研究了感性负载条件下IGBT的开通过程中栅极电压、集电极电流、集射极电压随时间变化的特点及其相互关系。详细阐述了栅极电容随栅极电压变化的机理以及栅极平台电压产生的机理,分析了驱动电阻对栅极电压的影响。根据IGBT开通电流特点,提出用二次函数来拟合IGBT开通时的集电极电流波形,同时还分析了主回路杂散电感对开通波形的影响。搭建了IGBT动态开关特性测试平台,测量结果验证了本文分析的正确性。     

串联电容换相换流器中主要设备电压特性的研究

相对于常规高压直流输电(LCC-HVDC),基于CCC换流器的高压直流输电(CCC-HVDC)在减少换相失败,减少无功补偿等方面有明显优势,但过电压问题直接限制了其应用。为了掌握CCC-HVDC的主要设备电压特性,针对不同一次设备,分别进行了数学建模,理论推导换相电容、换流变压器和换流阀的稳态电压特性,同LCC-HVDC进行比较,分析各个电气设备稳态电压随着串联电容值的减小而增加的程度。基于PSCAD/EMTDC研究了CCC-HVDC不同运行状态、不同故障情况时上述设备的暂态电压特性及其恢复特性,得出不同故障点和故障形式对CCC-HVDC运行的影响程度。该结论可为以后的改造和应用提供理论依据。     

三电平拓扑结构变换器因信号延迟导致过压过流行为的研究

三电平二极管中点箝位变换器在电力电子领域应用广泛.由于器件的非理想性和不均一性,在实际运行中存在过电压或过电流等异常换流行为,文中分析了该种变换器的工作原理,IGBT等功率管在状态改变时发生时间延迟引发的过压过流行为,并通过编程遍历了所有可能出现的情况,在Matlab/Simulink环境下建立了反映稳态特性的功率器件行为模型,并对模型进行仿真研究.实验结果表明程序自动遍历和分析了所有可能的因信号延迟导致的过压过流行为,为初期设计中预防此种原因导致的过压过流行为提供了参考和借鉴.