功率半導(dǎo)體器件是電力設(shè)備和系統(tǒng)工作的基礎(chǔ),其安全性、穩(wěn)定性和可靠性對(duì)電力裝置和系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響很大。硅基IGBTIPM作為功率模塊的代表,以高集成度和高功率密度被市場(chǎng)認(rèn)可,并得到廣泛應(yīng)用。在IPM關(guān)鍵技術(shù)中,除了芯片技術(shù)和封裝制造技術(shù),驅(qū)動(dòng)技術(shù)和短路保護(hù)技術(shù)都直接影響著IPM的穩(wěn)定性和可靠性,因此對(duì)大功率IPM的驅(qū)動(dòng)保護(hù)技術(shù)研究具有重要意義。本文對(duì)IPM模塊結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)保護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究,主要工作和創(chuàng)新性成果如下:1.為了解決大功率IPM采用的VCE退飽和短路檢測(cè)方法存在檢測(cè)消隱時(shí)間問(wèn)題,本文提出了一種在IPM內(nèi)部Direct Bonded Copper(DBC)上集成分流器的方案,從而實(shí)現(xiàn)無(wú)消隱時(shí)間的快速短路檢測(cè)。分流器集成在IGBT芯片的發(fā)射極E端,通過(guò)測(cè)量分流器兩端的電壓,就可以精準(zhǔn)測(cè)量IC。然而分流器集成到IPM模塊內(nèi)部,會(huì)帶來(lái)寄生參數(shù)和產(chǎn)生熱量。為了研究分流器的功率損耗情況和對(duì)模塊工作溫度的影響,首先對(duì)集成分流器的IPM功率單元的功耗進(jìn)行了分析,給出了對(duì)應(yīng)的功耗計(jì)算方法;然后根據(jù)熱力學(xué)理論,建立了 Cauer熱網(wǎng)絡(luò)模型,給出了功率單元熱阻計(jì)算方法;最后使用有限元法對(duì)模塊功率單元進(jìn)...

【文章來(lái)源】： 西安理工大學(xué)陜西省

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【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 IPM發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 IPM驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 IPM保護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 結(jié)構(gòu)安排
2 IPM工作原理及相關(guān)技術(shù)
    2.1 IPM工作原理
        2.1.1 IPM結(jié)構(gòu)
        2.1.2 IGBT工作原理
        2.1.3 續(xù)流二極管
        2.1.4 安全工作區(qū)
        2.1.5 感性負(fù)載關(guān)斷分析
    2.2 短路故障及保護(hù)技術(shù)
        2.2.1 應(yīng)用中短路情況分類(lèi)
        2.2.2 影響短路特性的因素
        2.2.3 短路檢測(cè)保護(hù)技術(shù)
    2.3 大功率IPM模塊的驅(qū)動(dòng)技術(shù)
        2.3.1 可變柵極電阻驅(qū)動(dòng)電路
        2.3.2 可變柵極電流驅(qū)動(dòng)電路
        2.3.3 可變柵極電壓驅(qū)動(dòng)電路
    2.4 本章小結(jié)
3 集成分流器的方案研究
    3.1 集成分流器IPM功率單元拓?fù)浞桨?br>    3.2 IPM模塊工作損耗計(jì)算
        3.2.1 通態(tài)損耗
        3.2.2 開(kāi)關(guān)損耗
        3.2.3 IPM模塊總損耗
    3.3 IPM模塊熱網(wǎng)絡(luò)模型
        3.3.1 熱傳導(dǎo)
        3.3.2 Cauer連續(xù)熱網(wǎng)絡(luò)模型
    3.4 功率單元布局研究
    3.5 本章小節(jié)
4 基于MEA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)策略預(yù)測(cè)方法研究
    4.1 三階段可變柵極電阻方法
        4.1.1 IGBT開(kāi)關(guān)特性分析
        4.1.2 可變柵極電阻方法
    4.2 折衷問(wèn)題和驅(qū)動(dòng)效果評(píng)價(jià)
        4.2.1 折衷問(wèn)題
        4.2.3 驅(qū)動(dòng)效果評(píng)價(jià)方法
    4.3 驅(qū)動(dòng)策略預(yù)測(cè)方法
        4.3.1 樣本數(shù)據(jù)采集
        4.3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理和歸一化
        4.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建和訓(xùn)練
        4.3.4 縮小求解域
        4.3.5 尋找最優(yōu)驅(qū)動(dòng)策略
    4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.4.1 開(kāi)通策略驗(yàn)證
        4.4.2 關(guān)斷策略驗(yàn)證
    4.5 分析和討論
        4.5.1 預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性分析
        4.5.2 EMI分析
        4.5.3 驅(qū)動(dòng)策略分析
    4.6 本章小結(jié)
5 短路檢測(cè)與保護(hù)
    5.1 短路分析
    5.2 功率單元參數(shù)標(biāo)定
        5.2.1 分流器阻值標(biāo)定
        5.2.2 分流器溫漂測(cè)試
        5.2.3 分流器電壓采集補(bǔ)償和肌膚效應(yīng)
    5.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.3.1 雙脈沖測(cè)試
        5.3.2 一類(lèi)短路試驗(yàn)
        5.3.3 二類(lèi)短路試驗(yàn)
    5.4 分析與討論
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
        6.1.1 主要完成工作
        6.1.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大功率IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)電路綜述 [J]. 楊媛,文陽(yáng),李國(guó)玉.  高電壓技術(shù). 2018(10)
[2]中低壓IGBT短路失效分析研究 [J]. 張海濤,陳智勇.  電力電子技術(shù). 2017(07)
[3]HVDC閥晶閘管結(jié)溫計(jì)算等效電路模型 [J]. 楊俊,湯廣福,曹均正,查鯤鵬,魏曉光,高沖.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(15)
[4]絕緣柵雙極型晶體管傳熱模型建模分析 [J]. 陳明,胡安,唐勇,汪波.  高電壓技術(shù). 2011(02)

碩士論文
[1]IGBT短路機(jī)理與特性的研究[D]. 田仟惠.西安理工大學(xué). 2019
[2]IGBT短路關(guān)斷能力與關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 彭鑫.電子科技大學(xué). 2019



本文編號(hào)：3538711