本文關(guān)鍵詞：基于閉環(huán)控制的IGBT并聯(lián)均流方法研究及實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：為了解決在大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)、新能源、特別是在牽引和電力傳輸?shù)阮I(lǐng)域中,單個(gè)開關(guān)器件額定容量不足的問題,相對于直接選用更大電流容量的器件,使用中小功率等級的開關(guān)器件并聯(lián)無疑比直接選用更大容量的器件性價(jià)比更高、而且更加安全可靠。這就是常說的IGBT的并聯(lián)擴(kuò)容技術(shù)。在對IGBT并聯(lián)擴(kuò)容技術(shù)的研究中,我們發(fā)現(xiàn)開關(guān)器件參數(shù)差異、驅(qū)動(dòng)電路延時(shí)和主功率回路不對稱等因素會(huì)給系統(tǒng)帶來一些應(yīng)用難題,最主要的就是集電極靜態(tài)不均流和動(dòng)態(tài)不均流的問題。而由此產(chǎn)生的系統(tǒng)通流能力降低、工作狀態(tài)不穩(wěn)定甚至器件損壞等后果,給IGBT模塊的并聯(lián)擴(kuò)容應(yīng)用造成了嚴(yán)重的障礙。因此研究IGBT并聯(lián)模塊的靜、動(dòng)態(tài)不均流的機(jī)理和并聯(lián)均流控制方法,有助于我們更好地對IGBT進(jìn)行擴(kuò)容使用。本文以IGBT并聯(lián)擴(kuò)容技術(shù)為研究對象,針對靜態(tài)不均流的現(xiàn)象,提出一種基于閉環(huán)調(diào)節(jié)柵極電壓的IGBT靜態(tài)均流策略;針對動(dòng)態(tài)不均流的現(xiàn)象,提出一種基于串聯(lián)可調(diào)電感的IGBT動(dòng)態(tài)均流策略。本文主要研究內(nèi)容有:(1)對比分析了NPT型IGBT和PT型IGBT的工作原理和特性,然后對影響并聯(lián)均流靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性的因素進(jìn)行了全面的分析和歸納。(2)通過分析IGBT的輸出特性和影響其并聯(lián)均流的因素,在此基礎(chǔ)上,提出了閉環(huán)控制柵極電壓改善靜態(tài)并聯(lián)電流的方法,構(gòu)建了基于BUCK電路的Pspice仿真模型,并進(jìn)行了相應(yīng)的可行性論證。(3)在確保IGBT并聯(lián)靜態(tài)均流的基礎(chǔ)上,著重分析了延時(shí)時(shí)間等參數(shù)對大功率IGBT并聯(lián)動(dòng)態(tài)電流的影響,指出了通過調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間改善動(dòng)態(tài)均流的不足,提出了在發(fā)射級串聯(lián)可調(diào)電感來實(shí)現(xiàn)IGBT并聯(lián)模塊動(dòng)態(tài)均流的方法。并通過Pspice仿真模型和實(shí)驗(yàn)論證了該方法的正確性。
【關(guān)鍵詞】：IGBT并聯(lián)擴(kuò)容 靜態(tài)均流 動(dòng)態(tài)均流 柵極控制 串聯(lián)電感
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN322.8
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 論文研究背景8-9
• 1.2 IGBT并聯(lián)均流技術(shù)研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 課題的研究目的及意義13
• 1.4 課題的主要研究內(nèi)容13-14
• 1.5 本章小結(jié)14-15
• 2 IGBT并聯(lián)均流特性研究15-28
• 2.1 引言15
• 2.2 NPT型IGBT和PT型IGBT的工作原理15-17
• 2.3 并聯(lián)IGBT靜態(tài)均流特性分析17-20
• 2.3.1 飽和壓降的影響17-20
• 2.3.2 工作結(jié)溫的影響20
• 2.4 并聯(lián)IGBT動(dòng)態(tài)均流特性分析20-26
• 2.4.1 IGBT轉(zhuǎn)移特性的影響20-21
• 2.4.2 驅(qū)動(dòng)信號延遲的影響21-23
• 2.4.3 驅(qū)動(dòng)回路寄生電感和布局的影響23-25
• 2.4.4 工作結(jié)溫的影響25-26
• 2.5 并聯(lián)均流方法分析26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 3 基于柵極電壓的IGBT并聯(lián)靜態(tài)均流方法設(shè)計(jì)28-39
• 3.1 引言28
• 3.2 柵極電壓改善靜態(tài)均流的機(jī)理28-31
• 3.2.1 輸出特性曲線分析28-29
• 3.2.2 導(dǎo)通電阻等效模型29-30
• 3.2.3 柵極電壓調(diào)節(jié)集電極電流的等效模型30-31
• 3.3 驅(qū)動(dòng)參數(shù)對開關(guān)特性的影響31-34
• 3.3.1 IGBT驅(qū)動(dòng)條件對開關(guān)特性的影響32
• 3.3.2 仿真與分析32-34
• 3.4 基于閉環(huán)調(diào)節(jié)IGBT柵極電壓靜態(tài)均流的方法34-38
• 3.4.1 控制方案34-35
• 3.4.2 仿真模型的建立與分析35-37
• 3.4.3 可行性論證37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 4 基于可調(diào)電感的IGBT并聯(lián)動(dòng)態(tài)均流方法設(shè)計(jì)39-50
• 4.1 引言39
• 4.2 基于柵極電壓導(dǎo)通延時(shí)調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)均流的方法分析39-43
• 4.2.1 動(dòng)態(tài)電流失衡分析39-40
• 4.2.2 導(dǎo)通延遲時(shí)間建模40-41
• 4.2.3 仿真論證41-43
• 4.3 基于串聯(lián)電感的IGBT并聯(lián)動(dòng)態(tài)均流方法設(shè)計(jì)43-46
• 4.3.1 外加電感平衡法建模分析43-44
• 4.3.2 電感參數(shù)設(shè)計(jì)44-45
• 4.3.3 系統(tǒng)仿真與分析45-46
• 4.4 基于可調(diào)電感的IGBT并聯(lián)動(dòng)態(tài)均流方法設(shè)計(jì)46-49
• 4.4.1 串聯(lián)電感取值對動(dòng)態(tài)均流的影響46-47
• 4.4.2 串聯(lián)電感切換方案47-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 5 并聯(lián)均流控制系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)50-59
• 5.1 引言50
• 5.2 并聯(lián)均流控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)50-54
• 5.2.1 主電路設(shè)計(jì)50-52
• 5.2.2 控制電路設(shè)計(jì)52-54
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 6 總結(jié)與展望59-61
• 6.1 全文工作總結(jié)59
• 6.2 后續(xù)工作展望59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 附錄66
• A. 攻讀碩士學(xué)位期間參與的項(xiàng)目情況66
• B. 攻讀碩士學(xué)位期間獲獎(jiǎng)情況66

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本文編號：870865