【摘要】：集成門極換流晶閘管(IGCT)是由門極換流晶閘管(GCT).與門極驅(qū)動(dòng)單元通過PCB組成的一種大功率電力半導(dǎo)體器件。雙芯GCT(Dual-GCT)是由IGCT派生的新器件,具有更低的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。Dual-GCT在工作時(shí),必須借助于雙門極驅(qū)動(dòng)單元,以實(shí)現(xiàn)“硬驅(qū)動(dòng)”條件下的開通和關(guān)斷。本文以2kA/4.5kV Dual-GCT的驅(qū)動(dòng)單元為研究對象,設(shè)計(jì)了其門極開通和關(guān)斷電路,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要工作如下:1.闡述了Dual-GCT芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其工作機(jī)理,分析了Dual-GCT開通、關(guān)斷電路的原理。根據(jù)2kA/4.5kV Dual-GCT驅(qū)動(dòng)電流脈沖的設(shè)計(jì)指標(biāo),對驅(qū)動(dòng)單元中的開通和關(guān)斷電路分別進(jìn)行設(shè)計(jì),并對電路中元器件參數(shù)進(jìn)行了選型分析。2.采用Cadence軟件對所設(shè)計(jì)的開通、關(guān)斷電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。選用驅(qū)動(dòng)MOS管對開通及關(guān)斷主回路的MOS管進(jìn)行控制,相較于電源直接控制具有更快的開關(guān)速度。文中分別運(yùn)用了Dual-GCT等效電路模型和二極管代替被測,并對Dual-GCT的開通和關(guān)斷電路進(jìn)行仿真對比。仿真開通電路時(shí),采用軟件中自帶的脈沖同時(shí)為兩套開通電路中的驅(qū)動(dòng)MOS管提供觸發(fā)信號;仿真關(guān)斷電路時(shí),分別對兩套關(guān)斷電路中的驅(qū)動(dòng)MOS管提供延時(shí)為35μs的時(shí)序觸發(fā)信號,以控制Dual-GCT開關(guān)電路主回路中MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷。仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的Dual-GCT開通及關(guān)斷電路的輸出脈沖波形滿足設(shè)計(jì)要求。3.分析了Dual-GCT門極回路中雜散電感對“硬驅(qū)動(dòng)”的影響,對Dual-GCT開通和關(guān)斷電路進(jìn)行了合理的布局,采用Altium Designer 15軟件繪制了PCB板圖。搭建了實(shí)驗(yàn)電路,采用二極管被測分別對開通、關(guān)斷電路進(jìn)行驗(yàn)證。測試結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的Dual-GCT開關(guān)電路可以實(shí)現(xiàn)對2kA/4.5kV Dual-GCT的可靠驅(qū)動(dòng),并根據(jù)測試曲線對實(shí)驗(yàn)板的雜散電感進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果滿足關(guān)斷電路對雜散電感的要求。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN34;TM564

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本文編號：2711244