集成門極換流晶閘管（IGCT）是一種新型大功率半導(dǎo)體器件,它是將門極換流晶閘管（GCT）和門極驅(qū)動器以低電感方式通過印制電路板（PCB）集成在一起,具有很好的應(yīng)用前景。GCT的開通和關(guān)斷需要借助集成門極“硬驅(qū)動”電路完成,驅(qū)動電路的優(yōu)劣直接影響到器件的優(yōu)良特性能否實現(xiàn),因此必須嚴(yán)格控制電路中的雜散電感。并且,在驅(qū)動電路和應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計時缺少IGCT的電路仿真模型。本文針對以上問題,對4500V/4000AIGCT電路模型和驅(qū)動電路的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和探討,主要內(nèi)容有以下幾個方面:1.研究IGCT的開關(guān)原理和內(nèi)部換流機理,建立IGCT的“硬驅(qū)動”電路仿真模型（M-2T-3R-C）,該模型能夠較準(zhǔn)確地表征IGCT開關(guān)特性和內(nèi)部換流機理,在電路仿真時可以替代GCT器件。對關(guān)鍵模型參數(shù)進(jìn)行分析與提取,驗證該模型的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上建立了雙芯GCT（Dual-GCT）的電路仿真模型,將仿真波形與同條件下的實驗波形對比,驗證了該模型的準(zhǔn)確性。并基于SiC功率MOSFET的IGCT電路模型進(jìn)行參數(shù)提取,仿真結(jié)果表明采用SiC功率MOSFET的電路模型與普通Si MOSFET的相比,可將IGCT的關(guān)斷... 

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 IGCT發(fā)展及現(xiàn)狀
    1.2 IGCT電路模型的研究意義與現(xiàn)狀
        1.2.1 IGCT電路模型的研究意義
        1.2.2 IGCT電路模型的研究現(xiàn)狀
    1.3 IGCT驅(qū)動電路的研究意義與現(xiàn)狀
        1.3.1 IGCT驅(qū)動電路的研究意義
        1.3.2 IGCT驅(qū)動電路的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
2 IGCT硬驅(qū)動電路仿真模型建模與驗證
    2.1 IGCT結(jié)構(gòu)與工作原理分析
        2.1.1 GCT管芯結(jié)構(gòu)和雙晶體管等效模型
        2.1.2 IGCT內(nèi)部換流機理、開關(guān)特性和門極特性
    2.2 IGCT硬驅(qū)動電路仿真模型建模
        2.2.1 IGCT單元電路模型
        2.2.2 IGCT硬驅(qū)動電路仿真模型
    2.3 模型關(guān)鍵參數(shù)提取方法
        2.3.1 MOSFET特性參數(shù)
        2.3.2 雙極晶體管特性參數(shù)
        2.3.3 電阻值
        2.3.4 J2 結(jié)勢壘電容值
        2.3.5 分布參數(shù)值
    2.4 4500 V電壓等級IGCT硬驅(qū)動電路仿真模型測試分析
        2.4.1 4500 V/2500A IGCT電路模型特性測試分析
        2.4.2 4500 V/4000A/3300A IGCT電路模型特性測試分析
    2.5 Dual-GCT硬驅(qū)動電路仿真模型建模和測試分析
        2.5.1 Dual-GCT電路仿真模型建模及關(guān)鍵參數(shù)提取
        2.5.2 Dual-GCT電路仿真模型動態(tài)測試與分析
    2.6 基于SiC MOSFET的 IGCT電路仿真模型建模和測試分析
    2.7 本章小結(jié)
3 IGCT關(guān)斷回路優(yōu)化和雜散電感的分析
    3.1 IGCT關(guān)斷箝位電路的工作狀態(tài)及電路參數(shù)的優(yōu)化
        3.1.1 傳統(tǒng)箝位電路傳統(tǒng)參數(shù)計算
        3.1.2 箝位電路優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化
    3.2 IGCT關(guān)斷回路雜散電感控制因素和測量
        3.2.1 關(guān)斷回路PCB雜散電感控制因素
        3.2.2 不同雜散電感對關(guān)斷性能影響的仿真驗證
        3.2.3 雜散電感的實驗驗證
    3.3 關(guān)斷電路雜散電感的測量
        3.3.1 雜散電感的計算
        3.3.2 雜散電感的測量
    3.4 本章小結(jié)
4 IGCT主驅(qū)動電路工作原理和設(shè)計
    4.1 主驅(qū)動電路的工作原理及關(guān)鍵問題
        4.1.1 主驅(qū)動電路的工作原理
        4.1.2 主驅(qū)動電路需要解決的關(guān)鍵問題
    4.2 主驅(qū)動電路設(shè)計與仿真
        4.2.1 主驅(qū)動電路技術(shù)指標(biāo)
        4.2.2 主驅(qū)動電路設(shè)計
        4.2.3 主驅(qū)動電路仿真
    4.3 本章小結(jié)
5 IGCT邏輯監(jiān)測模塊的研究和整體驅(qū)動電路的實現(xiàn)
    5.1 IGCT驅(qū)動電路的工作原理
    5.2 IGCT邏輯控制模塊
        5.2.1 光纖驅(qū)動模塊
        5.2.2 驅(qū)動器主電路的邏輯控制模塊
    5.3 IGCT檢測模塊和反饋系統(tǒng)模塊
        5.3.1 門陰極電壓檢測模塊
        5.3.2 IGCT外部重觸發(fā)的研究
        5.3.3 反饋系統(tǒng)模塊
    5.4 IGCT整體驅(qū)動電路的實現(xiàn)
        5.4.1 驅(qū)動電路原理圖
        5.4.2 驅(qū)動電路的版圖設(shè)計
    5.5 本章小結(jié)
6 IGCT驅(qū)動電路性能測試和分析
    6.1 驅(qū)動電路陽極低電壓測試
        6.1.1 實驗測試平臺
        6.1.2 主驅(qū)動電路實驗驗證
        6.1.3 監(jiān)測電路實驗驗證
    6.2 驅(qū)動電路一次脈沖開關(guān)實驗驗證
    6.3 驅(qū)動電路二次脈沖開關(guān)實驗驗證
        6.3.1 二次脈沖測試原理
        6.3.2 關(guān)斷波形分析
        6.3.3 開通波形分析
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)束語
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 論文創(chuàng)新點
    7.3 今后研究的工作設(shè)想
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間成果



本文編號：3651884