高壓IGBT短路關(guān)斷中芯片溫升仿真研究.pdf

1、近年來隨著電力電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，風能、太陽能等可再生能源利用效率和規(guī)模不斷擴大，可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電并網(wǎng)、異步交流電網(wǎng)互聯(lián)等領(lǐng)域的需求持續(xù)上升，這使得多端電壓源換流器高壓直流輸電(MTVSC-HVDC)的優(yōu)勢更加突出。然而，對于多端高壓直流輸電系統(tǒng)最大的問題是:在線路發(fā)生故障時，需要在直流側(cè)非?？焖俚厍袛喽搪冯娏鞑⒑纳⒌魞Υ嬖谳旊娤到y(tǒng)中的能量。ABB推出的混合直流斷路器可以很好的完成這一任務(wù)，但是其對IGBT芯片的利用率不高;本

2、文使用PSCAD對混合直流斷路器進行了仿真，在分析混合直流斷路器工作時各部分電氣應(yīng)力的基礎(chǔ)上，結(jié)合IGBT飽和電流特點，提出了一種通過改善芯片驅(qū)動來提高直流斷路器關(guān)斷電流的方法;并且通過對單芯片進行了測試，驗證了這種方法的可行性。但是，由于芯片本身性能的限制，關(guān)斷電流不可能無限增加，本文通過對IGBT芯片關(guān)斷失效分析進行研究，發(fā)現(xiàn)IGBT芯片關(guān)斷大電流失效多與芯片溫升有關(guān)，或是整體功耗過大導致芯片溫度超過芯片耐受極限出現(xiàn)二次擊穿，或是局

3、部溫度過高造成點擊穿燒毀。
　　因此，提高IGBT芯片關(guān)斷能力的有效途徑就是控制IGBT芯片在關(guān)斷前的溫度和關(guān)斷損耗。通過測試IGBT芯片過電流下不同柵極關(guān)斷電壓的損耗情況，作者發(fā)現(xiàn)提高柵極關(guān)斷電壓有利于提高IGBT芯片的關(guān)斷速度，降低關(guān)斷損耗，對直流斷路器關(guān)斷能力提升是有作用的;另外，通過仿真計算極端情況（6倍過電流）下NPT型和SPT型兩種芯片單片、焊接封裝、壓接封裝條件下芯片的溫升，得到了高壓IGBT過流關(guān)斷芯片和封裝的最佳