本文關(guān)鍵詞：IGBT智能功率模塊的驅(qū)動保護研究

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【摘要】：IGBT具有高功率容量且驅(qū)動電路簡單的特點,因而被廣泛應(yīng)用于電力電子功率裝置中。同時隨著對功率裝置系統(tǒng)集成度越來越高的要求,集成有IGBT功率芯片和驅(qū)動保護電路的智能功率模塊(IPM)應(yīng)運而生。具有高可靠性和高集成度特點的IGBT智能功率模塊能夠提高電力電子功率裝置的功率密度,并簡化系統(tǒng)開發(fā)的步驟。本文開展IGBT智能功率模塊的驅(qū)動保護技術(shù)的研究,主要包括兩方面內(nèi)容：一是IGBT短路保護中的自適應(yīng)屏蔽電路方案,二是IGBT驅(qū)動保護技術(shù)的抗干擾設(shè)計。本文第一章介紹了常用的IGBT驅(qū)動隔離方案,對不同的保護類型及其原理進行了分析。本文第二章針對基于VCE檢測的IGBT短路保護方案中傳統(tǒng)屏蔽電路的不足,設(shè)計了一種自適應(yīng)屏蔽電路,能夠在IGBT開通后自動判斷何時開始進行短路故障地監(jiān)測,而不需要根據(jù)IGBT的類型以及工況對屏蔽電路參數(shù)進行特定地設(shè)計。同時,與傳統(tǒng)屏蔽電路的保護方案不同的是,自適應(yīng)屏蔽電路的優(yōu)化方案中,在IGBT發(fā)生短路故障后,該故障能夠被立即檢測到,故障的IGBT能夠被更快地關(guān)斷。IGBT驅(qū)動保護電路的高可靠性對于智能功率模塊的穩(wěn)定運行十分關(guān)鍵。本文第三章首先對智能功率模塊的主電路結(jié)構(gòu)進行了分析,然后分析了模塊內(nèi)部電磁場的分布情況并用仿真結(jié)果進行了相應(yīng)的驗證。而后根據(jù)模塊內(nèi)部電磁場分布的情況,對驅(qū)動保護電路板在布局和布線兩個方面進行了相應(yīng)的抗干擾設(shè)計,使得驅(qū)動信號回路和保護信號回路這兩個關(guān)鍵回路能夠可靠地傳輸信號,最后通過實驗驗證了驅(qū)動信號回路設(shè)計的重要性。
【關(guān)鍵詞】：智能功率模塊 驅(qū)動保護電路 短路保護屏蔽電路 抗干擾設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN322.8
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-12
• 1. 緒論12-22
• 1.1 研究背景12-13
• 1.1.1 功率模塊的研究背景12-13
• 1.1.2 智能功率模塊的研究意義13
• 1.2 智能功率模塊中IGBT驅(qū)動和保護技術(shù)研究現(xiàn)狀13-21
• 1.2.1 IGBT驅(qū)動技術(shù)14-18
• 1.2.1.1 移相隔離15
• 1.2.1.2 光耦隔離15-16
• 1.2.1.3 脈沖變壓器隔離16-18
• 1.2.1.4 光纖隔離18
• 1.2.2 IGBT保護技術(shù)18-21
• 1.2.2.1 短路/過流保護18-19
• 1.2.2.2 欠壓保護19-20
• 1.2.2.3 過溫保護20-21
• 1.3 本文的主要工作21-22
• 2. 短路保護方案中的自適應(yīng)屏蔽電路22-40
• 2.1 短路保護原理22-23
• 2.2 現(xiàn)有短路保護方案23-26
• 2.2.1 目前屏蔽電路的問題23-25
• 2.2.2 屏蔽電路的參數(shù)25-26
• 2.3 自適應(yīng)屏蔽電路方案26-35
• 2.3.1 正常工作時的開通波形27-29
• 2.3.2 IGBT通態(tài)下發(fā)生短路故障29-30
• 2.3.3 IGBT在短路故障下開通30-31
• 2.3.4 自適應(yīng)屏蔽電路框圖31-35
• 2.3.5 自適應(yīng)屏蔽實際電路35
• 2.4 實驗結(jié)果35-38
• 2.5 本章小結(jié)38-40
• 3. IGBT驅(qū)動保護板的設(shè)計40-61
• 3.1 智能功率模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)40-43
• 3.2 驅(qū)動電路板的抗干擾設(shè)計43-59
• 3.2.1 智能功率模塊主電路結(jié)構(gòu)43-45
• 3.2.2 模塊內(nèi)部磁場仿真45-52
• 3.2.3 模塊內(nèi)部電場仿真52-54
• 3.2.4 屏蔽措施54-55
• 3.2.5 驅(qū)動板布局和布線的設(shè)計55-57
• 3.2.6 實驗結(jié)果57-59
• 3.3 智能功率模塊樣品59-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 4. 總結(jié)與展望61-62
• 附錄一 實驗裝置照片62-63
• 附錄二 IGBT驅(qū)動保護電路圖63-64
• 參考文獻64-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的成果清單66-67
• 致謝67

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本文編號：1121374