IGBT逆变器缓冲电路的设计

分析了IGBT逆变器缓冲电路的工作原理，推导出缓冲电路各元件的参数计算公式，预见了缓冲电路在关断过程中的2次电压尖峰，并对其仿真验证。     

1140V链式STATCOM IGBT尖峰抑制与驱动电路设计

针对大功率链式STATCOM中的IGBT模块关断时产生的尖峰问题,本文首先对IGBT尖峰产生机理进行了详细的分析,在此基础上提出了低杂散电感和简化缓冲电路的设计.通过合适的器件选取和叠层母线的设计应用来降低回路中的杂散电感,再加上简化的缓冲电路,能够有效地抑制尖峰电压,保证IGBT工作在安全工作区内,减少系统损耗.给出...     

基于SiC MOSFET直流固态断路器关断初期电压尖峰抑制方法

针对碳化硅金属氧化物场效应晶体管(SiC MOSFET)直流固态断路器关断速度快、关断初期易产生较大电压尖峰及振荡问题,提出一种抑制方法。首先,建立SiC MOSFET等效电路模型,分析其不同寄生电感对固态断路器关断初期电压波形的影响。其次,利用不同电压等级金属氧化物压敏电阻(MOV)吸收能量不同的思想,提出并联MOV作为缓冲电路来抑制断路器关断初期电压尖峰的方法,在分析其工作原理和抑制效果的基础上,提出了选择缓冲MOV额定电压的依据。最后,搭建了基于SiC MOSFET直流断路器实验平台,对不同寄生电感、不同器件下的开断特性进行了比较,并对所提方法的有效性进行了验证。结果表明,相比Si IGBT固态断路器,SiC MOSFET固态断路器具有更为严重的电压尖峰和振荡问题,且随着寄生电感的增加越来越严重,所提出的方法可有效抑制其电压尖峰并减弱振荡。     

阻抗源逆变器缓冲电路分析与设计

对于功率较大的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)装置,线路寄生电感较大,IGBT关断时的电压变化率和过冲电压很容易损坏功率器件。抑制过冲电压,除了采用低感母排减小寄生电感外,还需要缓冲电路。通过分析阻抗源逆变器工作特性,针对线路杂散电感会造成直通和非直通转换时存在电压尖峰的问题,提出一种适用于阻抗源逆变器的缓冲电路,该电路有效抑制了IGBT关断时的电压变化率和过冲电压,大大减小了母线电压尖峰,提高了变换效率。仿真和实验波形证实了缓冲电路的可行性。     

开关式励磁调节器主回路研究

开关式励磁调节器主回路设计中需要考虑的两个主要问题是开关器件的尖峰电压和冲击电流。在分析了关断过程中产生尖峰电压的主要原因基础上,提出了开关式励磁调节器限制ＩＧＢＴ（绝缘栅双极型晶体管）关断时的尖峰过电压的有效方法,即直流发电机两端并联大容量电容和ＩＧＢＴ两端并联吸收网络,并根据开关状态下电路的近似分析证明了并联大电容以后的稳定性,另外分析了产生开通时冲击电流的原因,还给出了立回路缓冲网络参数确定     

逆变器功率器件通断过程分析及其缓冲电路研究设计

简要介绍交流变频调速系统逆变器主电路的主要形式及分析带缓冲电路的主功率的开关过程，为了抑制主功率器件上的尖峰电压和尖峰电流，导出了缓冲电路参数的计算公式，对改进型缓冲电路和基本型缓冲电路进行了分析比较，最后给出了电路实验波形和结论。     

基于IGBT开关过程的变流器杂散电感分析方法

在IGBT关断的瞬态过程中,变流器杂散电感会使IGBT的集、射极之间产生较高的电压尖峰,从而造成较大的电磁干扰,甚至导致IGBT损坏。若能测量变流器杂散电感,则可在一定程度上预估该电压尖峰,并设计适当的缓冲电路。本文分析了IGBT开通和关断瞬态过程中各阶段的电压和电流,提出了一种优化的基于IGBT开关过程的大功率变流器杂散参数分析方法。通过双脉冲测试方法对西门康功率器件SKM400GAL176D的开关过程进行测试,获取其开通和关断瞬态过程曲线,利用前述方法计算出母排杂散电感。将计算结果与仿真软件提取结果、E4980A阻抗分析仪测试结果进行对比,验证了该方法的准确性与实用性。     

一种电流自适应的尖峰电压限制型功率管关断控制方法

针对传统的驱动电路固定化的驱动电流无法优化开关器件损耗的问题,提出了一种根据开关管电流调整器件关断速度的方法。在一个平均电流控制的Boost电路中,用电流指令信号来调节驱动电路的关断电流大小。当电流指令信号越大时,驱动电流的关断电流越小;反之相反。这样就实现了在小电流(轻载)下开关管的关断速度更快,关断损耗更小。可以使用一个晶体管电路来实现电流指令对驱动关断电流的调整。设计的原则是,在一定的小电流下器件的关断电压尖峰不大于额定电流下器件的关断电压尖峰。分析了器件的关断特性,讨论了尖峰电压与驱动电流和漏感之间的关系。在一个200 V输入/380 V输出/功率1 kW的Boost电路上进行测试,结果表明采用所提出的驱动电路,轻载下效率比传统的方法提升了1%以上。     

三相桥式逆变器关断缓冲电路的研究

本文介绍了三相桥式逆变器中功率器件关断时浪涌电压产生的原因，同时分析了３种关断缓冲电路中功率器件通断时电路的工作过程和特点，最后给出了缓冲电路的功耗计算方法及缓冲电路阻容元件选取原则。     

针对碳化硅器件的高频逆变器缓冲电路设计

由于大功率、高频高温等运行环境的需求,碳化硅(SiC)器件成为新一代半导体器件的代表,但其尖峰问题一直制约着这一新型器件的发展。以SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)为研究对象,着重从逆变器中运用SiC器件的方面来进行尖峰问题的研究,分析了SiC MOSFET在开关过程中产生尖峰和振荡的原因,通过增加RC缓冲电路的方法对SiC的尖峰和振荡问题进行优化,结果证明RC缓冲电路可以降低SiC器件产生的尖峰和振荡。通过多组实验进行数据曲线的拟合,确定了RC缓冲电路中缓冲电容与缓冲电阻的关系表达式。     

新颖的高频电气隔离型正弦交流开关稳压电源

分析了一种新颖的高频电气隔离型正弦交流开关稳压电源电路拓扑,研究了其电压瞬时值反馈控制策略、稳态工作原理、RC缓冲电路和关键电路参数的设计准则,最后给出了原理实验结果.结果表明,该正正弦交流开关稳压电源具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、功率密度高、双向功率流、网侧功率因数高等优点,故具有很高的应用价值.     

DBD型臭氧发生器电源的研制

研制了一款介质阻挡放电（DBD）型臭氧发生器用的高频电源。分别给出了本电源的主电路以及控制电路等主要组成部分的电路。重点讨论了该电源缓冲电路参数的选择,根据已有的经验公式对吸收电路参数进行了估算,通过试验对电源工作半个周期内的电压电流进行了分析,在分析基础上对缓冲电路估算参数进行了必要的调整,给出了电源缓冲电路参数选择的方法。     

直流高压发生器设计中的四个关键问题

为了解决基于开关电源技术的直流高压发生器研制中的关键问题,分别介绍了系统方案设计、开关管驱动电路、缓冲电路和高频升压变压器设计4个关键技术。系统主要由功率部分和控制部分组成,前者用高频逆变和倍压整流的方案,后者采用MCU和CPLD结合的架构;开关管MOSFET驱动电路用A316J实现;RCD网络实现缓冲电路的设计;多槽排绕的方式绕制高频升压变压器。调试结果表明,开发出120kV、5mA输出的直流高压发生器可满足现场试验要求。     

加双CDD无源无损缓冲电路的推挽正激变换器

给出一种可用于燃料电池发电系统的前级DC／DC变换器方案——推挽正激变换器。针对其次级整流二极管反向恢复引起的电压尖峰,引入了一种双CDD（一个电容两个二极管）无源无损缓冲电路,详细分析了引入该电路后推挽正激变换器工作模态．并给出了缓冲电容的选取原则和输出滤波耦合电感的设计,最后通过仿真和一台1kW实验样机验证了理论分析的正确性。     

A novel voltage clamped snubber circuit topology suitable for a multilevel inverter with lowered power loss performance

This paper presents a novel prototype of lowered loss snubber circuit topology suitable for multilevel voltage source‐inverters and rectifiers for high‐power applications. The reduced power loss characteristics and voltage capability performances of the proposed voltage clamped snubber circuit are evaluated relative to conventional RCD snubber circuits designed for four‐level voltage‐source inverters using IGBTs on the basis of experimental results. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(3): 70–78, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20015     

Newly proposed hybrid resonant commutation bridge‐leg link snubber‐assisted three‐phase ZVZCS‐PWM soft‐switching inverter

This paper presents the newly proposed hybrid resonant commutation bridge‐leg link (HRCB) snubber circuit which can achieve zero voltage and zero current soft‐switching commutation for single‐phase and three‐phase voltage source‐type inverter, along with its unique features and operation principle. The circuit parameter design approach for the HRCB snubber circuit and the determination estimating scheme of the gate pulse timing processing which is more suitable and acceptable for single‐phase and space voltage vector modulated three‐phase voltage source inverter using the HRCB snubber circuit are described in this paper. In particular, the three‐phase voltage source soft‐switching inverter associated with the proposed HRCB circuits are evaluated and discussed from simulation and experimental viewpoints. The practical effectiveness of the HRCB snubber‐assisted three‐phase voltage source soft‐switching inverter using IGBT power modules which is based on the instantaneous space voltage vector modulation is clarified on the output voltage waveform, actual efficiency of electromagnetic noise in comparison with three‐phase voltage source‐type conventional hard‐switching inverter. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 157(4): 75–84, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20111     

一种新颖的耦合电感MVS无源无损缓冲电路

研究了一种适用于大功率Buck变换器的带耦合电感的最小电压应力(Minimun Voltage Stress,简称MVS)无源无损ZCS开通缓冲电路,它利用耦合电感的漏感与谐振电容在功率管开关过程中进行谐振,实现软开关。分析了变换器的工作模态,给出了软开关环节中耦合电感和谐振电容的参数设计方法,并搭建了150 W实验样机。实验结果表明,该结构实现了功率开关管ZCS开通和近似ZVS关断,抑制了功率二极管的反向恢复过程,减小了开关损耗,提高了变换器的效率。     

大功率双管正激变换器次级吸收电路的研究

针对大功率高压输出场合普遍存在的次级电路中二极管反向恢复问题,引入了一种双CDD(一个电容两个二极管)无源无损缓冲电路。该电路不仅能有效抑制二极管反向恢复产生的电压尖峰,保证电路的可靠运行,还能避免常规电阻-电容-二极管(RCD)缓冲吸收网络损耗大的缺点。详细分析了该次级加箝位电路的组合双管正激变换器工作原理,给出了缓冲电容的选取方法,并在180V/20A的实验样机上进行实验,验证了理论分析的正确性。     

三相单级全桥PFC变换器无源缓冲电路(英文)

介绍了一种新型三相单级全桥功率因数校正(PFC)变换器,该变换器能同时实现功率因数校正、输入输出侧电气隔离以及输出电压调节。详细分析了桥臂开关对臂导通期间,变压器一次侧振荡电压的产生机理及其抑制方法,并提出一种可抑制该振荡电压的无源缓冲电路。该电路由电容、电感和二极管组成,通过在变压器一次侧并联电容来达到抑制振荡电压的目的,利用电感与电容的谐振工作实现能量传递,将电容上的能量在一个开关周期内转移给负载。实验结果证明,该无源缓冲电路的采用有效地抑制了变压器一次侧以及各开关管的振荡电压。     

一种用于推挽式电压型逆变器的低损耗无源吸收电路

提出并实现了一种推挽式PWM电压型逆变器用无源吸收电路;设有独立的放电回路让缓冲电容器上的能量部分地回馈到直流电源中,高频放电能量不会叠加在输出电压上;缓冲电容器的电压被钳位,使得推挽电路特有的倍压不会在吸收电路上造成额外的损耗。给出吸收电路参数的设计准则和计算实例,在200VDC和30kW级的中压中功率逆变装置中发挥了推挽拓扑的优点。理论分析和实验验证了所提方法的有效性。