基于有源控制技術(shù)降低器件開(kāi)關(guān)損耗的方法研究.pdf

1、在電機(jī)傳動(dòng)、新能源應(yīng)用領(lǐng)域、UPS電源、有源電力濾波器等很多重要的電力電子技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，變換器的性能和效率越來(lái)越多的受到重視。隨著變換器輸出性能和功率密度需求的不斷提高，較高頻率下，功率器件的損耗顯得尤為突出，為了提升變換器效率，功率器件高頻操作時(shí)，減小功率器件的損耗，變得越來(lái)越重要。
　　本文以變換器中逆變器為例，首先分析了逆變器在SPWM調(diào)制方式下的損耗，結(jié)果表明，若要提升逆變器轉(zhuǎn)換效率，可以通過(guò)減小功率器件的開(kāi)關(guān)損耗來(lái)實(shí)現(xiàn)；

2、對(duì)減小功率器件損耗方案進(jìn)行比對(duì)，提出了基于有源控制技術(shù)以提高功率器件開(kāi)關(guān)性能進(jìn)而提升逆變器效率的研究方案。
　　其次分析了IGBT的結(jié)構(gòu)及工作特性，并對(duì)器件的開(kāi)關(guān)損耗以及開(kāi)關(guān)過(guò)程進(jìn)行分析，進(jìn)一步明確影響功率器件損耗的因素，并對(duì)功率器件損壞的誘因進(jìn)行分析，作為基于有源控制方案設(shè)計(jì)的理論依據(jù)；通過(guò)對(duì)大功率IGBT模塊YMIF1200-33進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得到設(shè)計(jì)電路所需參數(shù)。在IGBT正常開(kāi)通與關(guān)斷過(guò)程中，基于dic/dt反饋控制，設(shè)計(jì)

3、軟開(kāi)通以及軟關(guān)斷電路，有效縮短IGBT的開(kāi)通與關(guān)斷時(shí)間，提高IGBT的開(kāi)關(guān)頻率，減小器件功率損耗；在IGBT發(fā)生短路時(shí)，設(shè)計(jì)改進(jìn)型有源鉗位保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)IGBT短路保護(hù)，有效減小門(mén)極觸發(fā)電阻Rg上的損耗，并對(duì)IGBT實(shí)施軟關(guān)斷，防止關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生較大的過(guò)沖電壓損壞IGBT。
　　隨后利用Saber軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，給出仿真結(jié)果。通過(guò)與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式的比對(duì)，采用有源控制技術(shù)之后，在開(kāi)通過(guò)程中，開(kāi)通時(shí)間提升了49．5％：關(guān)斷過(guò)程中

4、，關(guān)斷時(shí)間縮短了46．8％；短路故障時(shí)，在將VCE有效鉗位的同時(shí)，降低門(mén)極驅(qū)動(dòng)電阻的損耗，并對(duì)其實(shí)施軟關(guān)斷。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)方案均能有效解決現(xiàn)有逆變器存在的效率轉(zhuǎn)換問(wèn)題，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　最后利用大功率IGBT模塊YMIF1200-33搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)保護(hù)方案，測(cè)試IGBT開(kāi)通及關(guān)斷過(guò)程，分析其開(kāi)通及關(guān)過(guò)程中若干個(gè)構(gòu)成階段，以此作為開(kāi)關(guān)方案設(shè)計(jì)的理論支撐；進(jìn)行短路實(shí)驗(yàn)，測(cè)試IGBT模塊中主發(fā)射極與輔助發(fā)射極之問(wèn)的寄生電