集成門(mén)極換流晶閘管(IGCT)是由門(mén)極換流晶閘管(GCT)與其門(mén)極驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)印刷電路板(PCB)集成在一起,構(gòu)成的一種新型大功率半導(dǎo)體器件。IGCT既有比GTO更低的損耗,又有比IGBT更強(qiáng)的過(guò)流能力,有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。GCT工作時(shí)必須借助于門(mén)極驅(qū)動(dòng)器,門(mén)極驅(qū)動(dòng)器中開(kāi)通和關(guān)斷電路是實(shí)現(xiàn)“硬驅(qū)動(dòng)”的關(guān)鍵。本文以4000A/4500V的IGCT驅(qū)動(dòng)器為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了其門(mén)極開(kāi)通和關(guān)斷電路,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要內(nèi)容如下:首先,介紹了 IGCT結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理、門(mén)極驅(qū)動(dòng)器的組成及其驅(qū)動(dòng)波形,并在此基礎(chǔ)上提出了 IGCT開(kāi)通與關(guān)斷與電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)。其次,根據(jù)指標(biāo)設(shè)計(jì)了 IGCT的開(kāi)通和關(guān)斷電路,闡述了 IGCT開(kāi)通、關(guān)斷電路的原理,分析了元器件參數(shù)選型。采用Cadence16.5軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的開(kāi)通和關(guān)斷電路進(jìn)行仿真,開(kāi)通、關(guān)斷電路分別用二極管和IGCT電路模型代替IGCT門(mén)陰極,進(jìn)行仿真分析、對(duì)比。采用Verilog語(yǔ)言編寫(xiě)開(kāi)通、關(guān)斷電路時(shí)序,實(shí)現(xiàn)其中功率MOSFET的通斷控制。最后,分析了 IGCT門(mén)極回路雜散電感對(duì)“硬驅(qū)動(dòng)”的影響,以及影響PCB雜散電感的因素。采用Altium Designer 15軟件對(duì)IGCT開(kāi)通和關(guān)斷電路PCB進(jìn)行合理的布局,對(duì)比分析了關(guān)斷電路采用通用型和環(huán)繞型兩種布局對(duì)PCB雜散電感的影響。搭建了試驗(yàn)電路,采用二極管負(fù)載對(duì)開(kāi)通、關(guān)斷電路進(jìn)行驗(yàn)證。本文的研究成果對(duì)IGCT驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN34
【部分圖文】：

元器件的可靠性都有很大的影響。IGCT 門(mén)極驅(qū)動(dòng) PCB 上的雜散電感是影響門(mén)極“硬驅(qū)動(dòng)”的主要因素。為了減小門(mén)極回路的雜散電感實(shí)現(xiàn) GCT“硬驅(qū)動(dòng)”，對(duì) PCB的合理布局是十分重要的。而國(guó)內(nèi)外 IGCT 研究的重點(diǎn)一直集中在 GCT 的芯片設(shè)計(jì)，對(duì)IGCT 門(mén)極驅(qū)動(dòng)器中開(kāi)通、關(guān)斷電路及其 PCB 的雜散電感研究相對(duì)較少，隨著對(duì) GCT 管芯電壓電流等級(jí)的提高，對(duì) IGCT 驅(qū)動(dòng)要求也越來(lái)越高，所以這部分的研究是十分必要的。1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1.2.1 國(guó)外研究進(jìn)展ABB 是目前 IGCT 的主要生產(chǎn)公司，從 1997 年至今已成功的研發(fā)出了非對(duì)稱(chēng)型，逆導(dǎo)型，逆阻型三種 GCT 器件，集成門(mén)極換流晶閘管 IGCT 如圖 1-1 所示，主要有兩種結(jié)構(gòu)環(huán)繞性和通用型均已廣泛的投入市場(chǎng)中。環(huán)繞型如圖 1-1(a)所示，GCT 器件被門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路環(huán)繞，這種結(jié)構(gòu)的 IGCT 體積小，長(zhǎng)寬約為 22cm 和 20cm，結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固性和穩(wěn)定性好，可承受大的機(jī)械應(yīng)力，且溫度分布均勻。通用型的結(jié)構(gòu)如圖 1-1(b)所示，長(zhǎng)寬約為 43cm和 15cm，這種結(jié)構(gòu) GCT 與門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的距離大約為 15cm，具有使用更加靈活方便的特點(diǎn)但是溫度相對(duì)集中，抗機(jī)械應(yīng)力差[9]。

1 緒論要來(lái)自開(kāi)關(guān)過(guò)程，將關(guān)斷單元集成于管殼內(nèi)不利于施加散熱裝置，造成管殼內(nèi)溫度芯片燒毀，可靠性降低。其次管殼也是影響雜散電感的主要因素，關(guān)斷電路的電容積大，集成于管殼內(nèi)造成管殼體積增大，相應(yīng)雜散增加。再者相對(duì)于將整個(gè)電路集塊 PCB 板上而言這種通過(guò)電纜線連接的結(jié)構(gòu)使得 IGCT 的串并聯(lián)變得復(fù)雜。因此壓 IGCT 只適用于小電流的 GCT 芯片。

1 緒論要來(lái)自開(kāi)關(guān)過(guò)程，將關(guān)斷單元集成于管殼內(nèi)不利于施加散熱裝置，造成管殼內(nèi)溫度芯片燒毀，可靠性降低。其次管殼也是影響雜散電感的主要因素，關(guān)斷電路的電容積大，集成于管殼內(nèi)造成管殼體積增大，相應(yīng)雜散增加。再者相對(duì)于將整個(gè)電路集塊 PCB 板上而言這種通過(guò)電纜線連接的結(jié)構(gòu)使得 IGCT 的串并聯(lián)變得復(fù)雜。因此壓 IGCT 只適用于小電流的 GCT 芯片。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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2 王佳蕊;孔力;周亞星;肖浩;李魯陽(yáng);祁曉敏;;基于物理的IGCT電路模型參數(shù)提取方法[J];電工電能新技術(shù);2017年07期

3 王佳蕊;孔力;周亞星;李魯陽(yáng);祁曉敏;;IGCT驅(qū)動(dòng)關(guān)斷電路及續(xù)流回路參數(shù)提取[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2017年18期

4 張超;李崇堅(jiān);朱春毅;楊培;;IGCT重觸發(fā)設(shè)置的研究[J];電力電子技術(shù);2017年01期

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7 潘宏偉;吳學(xué)智;金新民;謝路耀;;對(duì)于IGCT重觸發(fā)閾值設(shè)置的研究[J];電力電子技術(shù);2013年06期

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10 張嬋;童亦斌;金新民;;IGCT的驅(qū)動(dòng)技術(shù)與應(yīng)用研究[J];變頻器世界;2007年11期

本文編號(hào)：2822969