絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)結(jié)合了MOSFET與GTR的長處,形成了自身開關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)功率小以及通流能力強(qiáng)的優(yōu)良特性。在電氣節(jié)能、新能源發(fā)電、電力牽引、智能電網(wǎng)以及軍工裝備等領(lǐng)域都得到了極為廣泛的應(yīng)用。然而,單個(gè)器件的功率處理能力還不能滿足日益增長的大容量電力電子裝置對(duì)電能處理能力的需求以及特定封裝的功率模塊不存在,所以,在提高單個(gè)器件功率處理能力的基礎(chǔ)上,以并聯(lián)為重要內(nèi)容的器件組合技術(shù),在很長時(shí)間內(nèi)都是很重要的發(fā)展方向,并且從可靠性、可用性以及應(yīng)用需求的角度,器件組合技術(shù)應(yīng)該是今后大容量電力電子技術(shù)和應(yīng)用的重要技術(shù)方向。同時(shí),IGBT模塊的并聯(lián)應(yīng)用在增大變流器輸出電流的同時(shí),還可以增加裝置的功率密度、均衡并聯(lián)模塊間的溫度分布、優(yōu)化變流器的內(nèi)部布局,提高裝置的性價(jià)比。然而,由于半導(dǎo)體器件自身參數(shù)的離散性、驅(qū)動(dòng)與主功率回路的不合理設(shè)計(jì)、溫度不一致等不利因素的存在。并聯(lián)的IGBT模塊間的電流往往會(huì)不均衡分配,這就使得變流器的輸出電流必須要降額使用。降額系數(shù)通常不能被準(zhǔn)確定量,而是根據(jù)設(shè)計(jì)和使用的最差工況作出的假設(shè),這種假定明顯不符合產(chǎn)品真實(shí)的運(yùn)行情況。通常,為了保證產(chǎn)品長期工作的可靠性,工程師一般會(huì)較高的估計(jì)IGBT的降額系數(shù),這種行為導(dǎo)致的直接影響就是增加了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本和客戶的使用成本。同時(shí),電流的失配會(huì)使單個(gè)模塊過載,不僅增大了器件損壞的可能性,還降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。因此,分析研究靜動(dòng)態(tài)不均流的原因,然后尋求電流均衡分配的方法,并分析并聯(lián)應(yīng)用時(shí)的電熱特性就顯得十分必要。本文首先分析了IGBT的結(jié)構(gòu)組成及特性原理。其次,針對(duì)靜動(dòng)態(tài)不均流的原因,從靜態(tài)不均流和動(dòng)態(tài)不均流兩個(gè)方面進(jìn)行了詳盡的理論分析及仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。然后,針對(duì)靜動(dòng)態(tài)不均流的原因,在闡述已有的降額法、串加阻抗法的基礎(chǔ)上,提出了采用耦合電感均流和主動(dòng)門極控制的方法,并進(jìn)行了理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,表明了所提方法的可用性。最后,在ANSYS Icepak軟件中構(gòu)建了IGBT模塊的三維有限元電熱仿真模型,在分析單模塊電熱特性的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了并聯(lián)IGBT模塊的電熱仿真模型,從仿真結(jié)果出發(fā)分析了并聯(lián)應(yīng)用的相關(guān)特點(diǎn),為工程應(yīng)用中提高模塊與系統(tǒng)的可靠性提供了可行的參考。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN322.8
【部分圖文】：

特意進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)中選取的均流電感的電感值為 5μH，實(shí)驗(yàn)所用裝置見圖 3-19。實(shí)驗(yàn)所得的波形，見圖4-3，從圖中可以看出，未加均流電感時(shí)，兩個(gè)管子的電流在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)均不相同，而且差異較大，總體上看，并聯(lián)效果較差。串加均流電感后，動(dòng)態(tài)電流幾乎完全一致，靜態(tài)電流的一致性也得到了大幅度提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，串加電感可以提高并聯(lián)模塊的電流均衡程度。但是，加入電感后，器件的開關(guān)速度稍有下降，這是最為不利的方面。4.5 外加耦合電感法（Method of Coupled Inductor）本文提出一種新型的并聯(lián) IGBT 模塊間靜動(dòng)態(tài)電流均衡分配方法，就是將耦合電感應(yīng)用在并聯(lián) IGBT 模塊的主回路中，實(shí)現(xiàn)電流的靜動(dòng)態(tài)均衡分配。電流均

碩士學(xué)位論文。一旦 PN 結(jié)的反向電壓升高，反向電流就會(huì)立即增加，升，結(jié)溫升高又反作用于電流，導(dǎo)致反向電流增大，此時(shí)量及時(shí)的帶出系統(tǒng)，結(jié)溫和電流都會(huì)上升，呈現(xiàn)一種惡性被擊穿，此種擊穿源于熱效應(yīng)，故又稱熱擊穿。也可以熱失效的機(jī)理，就是產(chǎn)生的熱量與耗散的熱量間的動(dòng)態(tài)平產(chǎn)熱功率大于散熱系統(tǒng)的最大功率耗散，見式(5-30)，式，PS為散熱系統(tǒng)最大的功率耗散，則 IGBT 的結(jié)溫將會(huì)以導(dǎo)致 IGBT 熱擊穿[86]。f SP Pt t

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2831190