本文關(guān)鍵詞：IGBT驅(qū)動(dòng)策略與仿真研究　出處：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著IGBT功率等級(jí)的不斷提高,IGBT驅(qū)動(dòng)策略面臨著新的挑戰(zhàn),如高耐壓值與開(kāi)關(guān)速度間的矛盾、開(kāi)通速度較慢與更早地檢測(cè)短路狀態(tài)間的矛盾、更大的電流下降速率帶來(lái)更高的關(guān)斷電壓尖峰等。因此,研究能夠優(yōu)化IGBT開(kāi)關(guān)過(guò)程、提升短路保護(hù)性能的IGBT驅(qū)動(dòng)策略具有重要的意義。在本文中,對(duì)IGBT的工作機(jī)理及工作特性進(jìn)行了介紹,使用雙極傳輸理論對(duì)Hefner數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo),并將關(guān)斷暫態(tài)模型中的耗盡層電容作為時(shí)間的函數(shù),作出了修正。基于分析和推導(dǎo)結(jié)論,研究了包括閉環(huán)變電阻開(kāi)關(guān)、dic/dt與集電極電壓聯(lián)合檢測(cè)短路、基于變門(mén)極電壓軟關(guān)斷的IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)策略。基于Saber建立IGBT仿真模型,對(duì)模型進(jìn)行了靜態(tài)特性仿真以及雙脈沖測(cè)試仿真。利用該模型搭建了IGBT驅(qū)動(dòng)仿真平臺(tái),對(duì)閉環(huán)、開(kāi)環(huán)及不變電阻的開(kāi)關(guān)策略進(jìn)行了仿真對(duì)比;在不同短路情況下進(jìn)行了短路檢測(cè)策略仿真;在不同短路情況下進(jìn)行了硬關(guān)斷、軟關(guān)斷短路保護(hù)策略仿真對(duì)比。通過(guò)對(duì)建立的IGBT模型進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性仿真并將結(jié)果與數(shù)據(jù)手冊(cè)及同類模型對(duì)比,驗(yàn)證了所建模型具有較高的準(zhǔn)確性。利用該模型進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)保護(hù)策略仿真,仿真結(jié)果表明:閉環(huán)變電阻開(kāi)關(guān)策略具有自動(dòng)確定變電阻時(shí)刻、加快IGBT開(kāi)關(guān)速度并減小功耗的優(yōu)勢(shì);dic/dt與集電極電壓聯(lián)合檢測(cè)短路策略能夠?qū)Ω鞣N短路狀況進(jìn)行全面檢測(cè),并在dic/dt很大的情況下使檢測(cè)短路的時(shí)刻提前;基于變門(mén)極電壓的軟關(guān)斷策略可以大大降低短路關(guān)斷電壓尖峰并且不需要等待集電極電壓穩(wěn)定。
[Abstract]:With the continuous improvement of IGBT power level, the driving strategy of IGBT is facing new challenges, such as the contradiction between high voltage value and switching speed, the contradiction between lower turn-on speed and earlier detection of short-circuit state. Therefore, it is of great significance to study the IGBT drive strategy which can optimize the switching process of IGBT and improve the performance of short-circuit protection. The working mechanism and characteristics of IGBT are introduced, and the mathematical model of Hefner is deduced in detail by using the bipolar transmission theory. The depletion layer capacitance in the turn-off transient model is modified as a function of time. Based on the analysis and derivation, the closed-loop variable-resistance switch is studied. Dic/dt is combined with collector voltage to detect short circuit, and IGBT driver protection strategy based on variable gate voltage soft turn-off. IGBT simulation model is established based on Saber. The static characteristic simulation and double-pulse test simulation of the model are carried out. The IGBT driving simulation platform is built using the model, and the closed loop, open loop and invariant resistance switching strategies are simulated and compared. The short-circuit detection strategy is simulated under different short-circuit conditions. Through the static and dynamic simulation of the established IGBT model, the results are compared with the data manual and similar models. The simulation results show that the closed-loop variable-resistance switching strategy can automatically determine the variable-resistance time. The advantages of accelerating IGBT switching speed and reducing power consumption; Combined detection strategy of dic/dt and collector voltage can detect all kinds of short circuit and make the detection of short circuit ahead of time when dic/dt is very large. The soft turn-off strategy based on variable gate voltage can greatly reduce the peak of short-circuit turn-off voltage and do not need to wait for collector voltage stability.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN322.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1376744