大功率IGBT驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究.pdf

1、大功率IGBT在電力電子裝置中需承受極高的電壓、電流應(yīng)力及短路故障等惡劣的工作環(huán)境，IGBT驅(qū)動(dòng)器作為連接控制電路和功率電路的橋梁，直接決定了IGBT的運(yùn)行性能，通過高效可靠的IGBT驅(qū)動(dòng)器能使大功率IGBT運(yùn)行在優(yōu)化的工作狀態(tài)并能處理各種故障狀態(tài)。經(jīng)過研究分析IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作特性及失效機(jī)理，提出了大功率IGBT驅(qū)動(dòng)器需滿足的驅(qū)動(dòng)條件及保護(hù)要求。本文分別基于模擬電路和數(shù)字處理器FPGA分別設(shè)計(jì)了針對(duì)IHM130×140mm和Pri

2、me PACKTM封裝的即插即用的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)器。
　　論文首先分析了IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)及載流子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，并與外部工作特性相結(jié)合，進(jìn)行了IGBT失效機(jī)理研究。研究指出通過驅(qū)動(dòng)電壓的選擇可控制IGBT的工作區(qū)，通過門極電阻的選擇可控制IGBT開關(guān)速度;進(jìn)而提出基于反饋思想抑制關(guān)斷尖峰電壓的保護(hù)控制策略，設(shè)計(jì)了有源鉗位與di/dt反饋電路，并優(yōu)化了反饋回路關(guān)鍵參數(shù)，同時(shí)采用基于恒流源的UCE檢測(cè)電路與軟關(guān)斷電路有效的防止了大功率I

3、GBT由于短路故障引起熱擊穿現(xiàn)象的發(fā)生。
　　論文基于模擬電路設(shè)計(jì)了針對(duì)IHM130×140mm封裝的單管大功率IGBT驅(qū)動(dòng)器，包括DC/DC隔離輔助電源、信號(hào)調(diào)理電路、輔助源欠壓保護(hù)、基于UCE檢測(cè)的短路保護(hù)電路、有源鉗位電路和di/dt反饋電路等部分。建立了雙脈沖實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與半橋?qū)嶒?yàn)平臺(tái)，對(duì)驅(qū)動(dòng)板在各種工況下進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)板的有效性及可靠性。
　　論文繼續(xù)研究了目前新能源并網(wǎng)場(chǎng)合大量應(yīng)用的Prime PAC

4、KTM封裝半橋大功率IGBT驅(qū)動(dòng)器，針對(duì)采用模擬電路的驅(qū)動(dòng)器存在的不足，論文采用以FPGA為驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)信號(hào)處理的核心，能方便和準(zhǔn)確地安排驅(qū)動(dòng)與保護(hù)信號(hào)時(shí)序，有效的解決模擬電路中控制電路復(fù)雜和不一致等缺陷。論文提出了一種雙N-MOSFET推動(dòng)級(jí)電路結(jié)構(gòu)，并與軟關(guān)斷電路配合，在短路故障時(shí)導(dǎo)通，能夠極大的減小短路保護(hù)時(shí)尖峰電壓值。最后，通過雙脈沖實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行有源鉗位及短路保護(hù)驗(yàn)證，在半橋?qū)嶒?yàn)平臺(tái)模擬不同開關(guān)頻率下高電壓、大電流應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表