發(fā)布時(shí)間：2021-09-17 04:05

　　自上個(gè)世紀(jì)80年代開始,IGBT便憑借驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快、飽和壓降低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各種功率變換裝置。驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路作為控制IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷最重要的一環(huán),關(guān)系著由IGBT組成的變換裝置能否安全、可靠、高效地運(yùn)行。目前,單純依靠硬件電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)功能的電路存在保護(hù)功能不完善、故障信息無(wú)法分類和反饋、死區(qū)時(shí)間固定等問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了以數(shù)字芯片CPLD為核心的帶有智能故障管理系統(tǒng)的IGBT數(shù)字驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路,主要開展的研究工作如下:首先研究了 IGBT的機(jī)理。包括基本結(jié)構(gòu)、工作原理、基本特性、SOA;結(jié)合IGBT導(dǎo)通過(guò)程中電壓電流變化關(guān)系,對(duì)導(dǎo)通過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)分析;對(duì)短路故障下的三種短路形式及危害進(jìn)行了詳細(xì)研究;對(duì)IGBT失效的原因和機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。其次分析了 IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的基本要求和基本原理。對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的驅(qū)動(dòng)部分、保護(hù)部分和DC-DC電源部分的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)的研究與總結(jié)。然后對(duì)數(shù)字控制的IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì),并搭建了整體驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的硬件架構(gòu)。在此架構(gòu)下,對(duì)CPLD核心模塊、串口通訊模塊、柵極驅(qū)動(dòng)模塊、隔離模塊、故障... 

【文章來(lái)源】：大連交通大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：104 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１ＩＧＢＴ的應(yīng)用領(lǐng)域概況??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｇｅｎｅｒａｌ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＬＧＢＴｓ??《中國(guó)電力電子器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書》（２０１６－２０２０）指出，ＩＧＢＴ產(chǎn)品已經(jīng)系列化、??

第二章ＩＧＢＴ機(jī)理??ＩＧＢＴ作為絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（ＭＯＳＦＥＴ）和雙極性晶體管（ＢＪＴ）集成的一種復(fù)合全控電??壓驅(qū)動(dòng)電力電子器件，兼具了?ＭＯＳＦＥＴ和ＢＪＴ的雙重特性。并在開關(guān)速度、通斷能力??和飽和壓降上獲得了良好的特性，這些優(yōu)點(diǎn)使ＩＧＢＴ迅速被應(yīng)用于各類中等電壓功率變??換器中［２１］。為了減小通態(tài)壓降和增加開關(guān)速度，目前ＩＧＢＴ正逐漸向著高電壓大電流的??方向發(fā)展。??２．１?ＩＧＢＴ基本結(jié)構(gòu)和工作原理??２．１．１?ＩＧＢＴ基本結(jié)構(gòu)??ＩＧＢＴ通過(guò)將ＢＪＴ的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)引入到ＶＤＭＯＳ的高阻漂移區(qū)，使得器件的導(dǎo)通??特性大大改善［２２］。如圖２．１分別為Ｎ溝道的ＭＯＳＦＥＴ和ＩＧＢＴ的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，可以看??出，在結(jié)構(gòu)上，ＩＧＢＴ和ＭＯＳＦＥＴ及其相似，僅是在Ｎ溝道的ＭＳＯＦＥＴ的Ｎ＋基板上增??加了一個(gè)Ｐ＋基板，從而形成了一個(gè)新的ＰＮ結(jié)Ｊｕ??源極Ｓ?Ｃ）?（）柵極Ｇ?發(fā)射Ｅ＜）?Ｃ）Ｇ??

電流上升時(shí)間，從集電極電流／〇導(dǎo)通時(shí)的１０％上升到９０％所需要的時(shí)間；??匕＃關(guān)斷時(shí)間，從有效的關(guān)斷信號(hào)產(chǎn)生到ＩＧＢＴ完全關(guān)斷（集電極電流／ｃ為導(dǎo)通時(shí)??的１０％）所需要的時(shí)間如游＋０??關(guān)斷延時(shí)時(shí)間，從柵極電壓Ｆｇ￡下降到自身９０％幅值時(shí)起，到ＩＧＢＴ集電極??電流下降／Ｃ到自身幅值９０％結(jié)束所需要的時(shí)間；??０電流下降時(shí)間，從集電極電流／ｃ導(dǎo)通時(shí)的９０％下降到１０％所需要的時(shí)間；??＾．？?jī)?nèi)置反并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間；??表２．１ＣＧＥ、Ｃｏｃ、ＣＣＥ和ＩＧＢＴ結(jié)電容的關(guān)系??Ｔａｂｌｅ?２．１?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?Ｃｇｅ，Ｃｇｃ，Ｃｃｅ?ａｎｄ?ＩＧＢＴ?ｊｕｎｃｔｉｏｎ?ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ??Ｃｉｅｓ＝ＣＧＥ＋ＣＧＣ?輸入電容?集－射極回路對(duì)交流短路且柵－射極電壓為??零條件下，柵－射極電容??Ｃｒｅｓ＝Ｃ〇Ｃ?反饋電容（米勒電容）?集－射極回路對(duì)交流短路且柵－射極電壓為??零條件下，柵－射極電容??Ｃ〇ｅｓ＝ＣＧＣ＋ＣｃＥ?輸出電容?柵－射極短路條件下，集－射極電容??


本文編號(hào)：3397930