逆阻型絕緣柵雙極晶體管(Reverse Blocking Insulated Gate Bipolar Transistor,RB-IGBT)自上個(gè)世紀(jì)九十年代出現(xiàn)以來(lái),逐漸應(yīng)用于T型三電平逆變器、矩陣變換器、開關(guān)電容AC-AC變換器等電力電子裝置中。RB-IGBT具有反向電壓阻斷能力,采用其構(gòu)成的雙向可控開關(guān)與傳統(tǒng)IGBT相比能顯著降低導(dǎo)通壓降和通態(tài)損耗。為解決國(guó)際上市電電壓水平不同造成的電子設(shè)備無(wú)法通用的問(wèn)題,本文研究了一種基于 RB-IGBT 的 AC-AC 諧振變換器(RB-IGBT based AC-AC resonant converter,RBACRC)。首先分析了RBACRC的拓?fù)浜凸ぷ髟?反并聯(lián)RB-IGBT構(gòu)成的雙向可控開關(guān)實(shí)現(xiàn)功率雙向流動(dòng)的同時(shí),可顯著降低器件的導(dǎo)通損耗。而基于開關(guān)電容思想,RBACRC通過(guò)引入諧振電感實(shí)現(xiàn)了所有RB-IGBT軟開關(guān)動(dòng)作,進(jìn)一步降低了器件的開關(guān)損耗。此外,本文在建立RBACRC等效電路和數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,分析了電路關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計(jì)原則。針對(duì)目前RB-IGBT分立器件無(wú)專用集成驅(qū)動(dòng)器的現(xiàn)狀,本文在分析RB-IGBT工作特性基礎(chǔ)上,開展了RB-IGBT專用集成驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究。首先分析了RB-IGBT驅(qū)動(dòng)功率、電阻等關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)參數(shù);同時(shí)研究了RB-IGBT的失效機(jī)理及保護(hù)解決方案,設(shè)計(jì)了柵極過(guò)壓保護(hù)、退飽和檢測(cè)及有源鉗位等保護(hù)電路,以防止電路故障造成RB-IGBT壽命減小或失效。最后,本文開發(fā)了一套實(shí)驗(yàn)室原理樣機(jī),圍繞本文開發(fā)的集成驅(qū)動(dòng)器及RBACRC電路開展了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文理論分析和設(shè)計(jì)方案的可行性。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM46
【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 AC-AC諧振變換器研究現(xiàn)狀
        1.2.2 RB-IGBT驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作
2 基于RB-IGBT的AC-AC諧振變換器
    2.1 RBACRC工作原理
        2.1.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
        2.1.2 工作原理
    2.2 數(shù)學(xué)建模
        2.2.1 暫態(tài)參數(shù)計(jì)算
        2.2.2 RBACRC等效電路
    2.3 參數(shù)設(shè)計(jì)
    2.4 仿真分析
    2.5 本章小結(jié)
3 RB-IGBT驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究
    3.1 RB-IGBT工作特性研究
        3.1.1 RB-IGBT的靜態(tài)特性
        3.1.2 RB-IGBT的動(dòng)態(tài)特性
        3.1.3 RB-IGBT的反向阻斷特性
        3.1.4 RB-IGBT的反向漏電流特性
        3.1.5 RB-IGBT的安全工作區(qū)
    3.2 驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)計(jì)算
        3.2.1 驅(qū)動(dòng)功率
        3.2.2 驅(qū)動(dòng)電流
        3.2.3 驅(qū)動(dòng)電阻
        3.2.4 驅(qū)動(dòng)方案對(duì)比
    3.3 RB-IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)技術(shù)
        3.3.1 RB-IGBT失效分析
        3.3.2 柵極保護(hù)電路
        3.3.3 短路保護(hù)
        3.3.4 有源鉗位
    3.4 其它設(shè)計(jì)問(wèn)題
        3.4.1 系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)
        3.4.2 驅(qū)動(dòng)電路PCB布局
    3.5 本章小結(jié)
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
        4.1.1 硬件電路設(shè)計(jì)
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
    4.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果分析
        4.2.1 電壓傳感器測(cè)試
        4.2.2 雙脈沖實(shí)驗(yàn)
        4.2.3 驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)分析
        4.2.4 RBACRC實(shí)驗(yàn)分析
    4.3 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 論文工作總結(jié)
    5.2 今后工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

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本文編號(hào)：2860407