高压大功率SiC MOSFETs短路保护方法

碳化硅(SiC)MOSFETs短路承受能力弱,研究其短路保护方法成为保障电力电子设备安全运行的重要课题。现有方法大多围绕低压小功率SiC MOSFETs,然而随着电压和功率等级的提升,器件特性有所差异,直接套用以往设计难以实现高压大功率SiC MOSFETs的快速、可靠保护。该文首先详细研究了几种常用短路检测方法;其次基于高压大功率SiC MOSFETs器件特性,深入对比分析了不同短路检测方法的适用性,提出一种阻容式漏源极电压检测和栅极电荷检测相结合的短路保护方法;最后搭建了实验平台验证所提方法的可行性。结果表明,提出的方法在硬开关短路故障(hard switching fault,HSF)下,保护响应时间缩短了1.4μs,短路能量降低了62.5%;且能可靠识别负载短路故障(fault under load,FUL)。

高压大功率开关器件电磁特性的解析模型

准确获得高压大功率开关器件的电磁特性对器件所在系统的电磁干扰预测十分重要。聚焦用于高压大功率开关器件电磁特性分析的开关波形等效方法,针对当前等效波形过于理想而无法体现器件开关瞬态中复杂频谱分量的问题,提出考虑器件开关过程电磁特性的解析模型。从解析模型的时域解析式出发,基于傅里叶变换理论,推导了解析模型的频域解析式,分析频谱包络特征参数,得到了解析模型的频谱特征。利用Si IGBT和SiC MOSFET器件实测的开关波形,验证了理论分析的正确性。

高压大功率LLC谐振变换器死区时间优化设计方法研究

LLC谐振变换器由于具有良好的软开关特性和电气隔离能力,在近年来被广泛应用于高压、大功率、中/高频电能变换领域。现有的高压器件受开关特性的制约,需要选取较大的死区时间保证电路中开关桥臂的安全可靠工作,从而会对LLC谐振变换器的软开关实现产生影响。主要研究了大死区时间对LLC谐振变换器软开关特性的影响规律,分别从开关管安全工作、结电容放电和反并联二极管续流3个因素出发,定量推导确保全功率范围内软开关实现的死区设置区间,进而提出死区时间的优化设计方法。最后,搭建了基于6.5 kV/250 A IGBT的150 kW大功率电力电子变压器样机,通过分析和测量不同功率等级下LLC谐振变换器的软开关实现情况,验证所提死区时间设计方法的有效性。

高压大功率逆变电源过流保护电路的实现研究

IGBT(绝缘栅双极晶体管)驱动与保护是高压大功率逆变电源设计中的重点。一般情况下,IGBT只能承受几微秒的过流时间,这就必须要有可靠的过流保护电路,确保电源运行的可靠性、稳定性。常规的过流保护电路判断IGBT是否过流主要是检测发射极、集电极电压等参数。过流信号电路在经过IGBT时会产生低电平信号。文章提出以2SD315A为核心的IGBT过流防护方案,该方案具有更强的抗干扰性能,可避免跳闸保护频繁动作,确保在IGBT过流允许时间内完成动作。

一种适用于高压大功率的新型混合二极管钳位级联多电平变换器

该文在研究传统的级联多电平、传统混合级联多电平以及二级管钳位级联多电平变换器的基础上提出了一种新型的混合二极管钳位级联多电平变换器,这种新型变换器是将具有不同直流母线电压的多个二极管钳位多电平变换器进行级联,输出电压是将这些变换器的输出电压进行矢量相加而合成的。通常,开关速度较快的器件(如IGBT)的耐压值和耐压值较高的器件(如GTO)的开关速度都是有局限性的,新型变换器包含高压模块和低压模块,这使得IGBT和GTO协同工作在一起成为可能。本文对三相拓扑结构进行仿真分析,从仿真结果可以看出,新型变换器可以输出更高的电压,并且输出电压和电流的波形质量也将有进一步改善。

高压大功率场合LCC谐振变换器的分析与设计

具有电容型滤波器的LCC谐振变换器十分适用于高压大功率场合,由于具有三个谐振元件,变换器在工作中呈现出多谐振的过程,使得分析与设计繁琐复杂。本文分析了其工作原理,采用基波近似法得到了该变换器的等效交流电路,在此基础上推导了它的数学模型,提出了一种详尽的设计方法,该方法简单、直观并且准确,可以保证所有开关管在全负载范围内实现零电压开关,减小电流应力、轻载环流和开关频率的变化范围。通过一台输入100V,输出16.5kV/230mA,采用变频控制的样机验证了设计的正确性。

一种适用于高压大功率变换器的三电平直流变换器

(半桥)三电平变换器的优点是其开关管的电压应力为输入电压的一半,该文从另一个角度提出它的推导思路,从中提取出两种三电平开关单元。将(半桥)三电平变换器的推导思路推广到所有的直流变换器,提出了三电平变换器族系,该类变换器除了开关管电压应力为其原型变换器的一半以外,部分变换器还可以大大减小滤波器,提高变换器的动态响应。三电平变换器可以广泛应用于高输入电压/输出电压、中大功率的直流变换场合。

高压大功率器件结温在线测量方法综述

结温是高压大功率电力电子器件健康管理、寿命预测和可靠性评估的基础,通过对结温的在线测量,可以做到实时过热保护和状态监测,在提高可靠性的基础上还可以尽可能地挖掘其应用潜能。介绍不同结温在线测量方法,着重关注其在线应用实现方法,并从影响参量、老化影响、一致性、线性度、灵敏度、响应速度、实现难度和结温意义8个指标详细总结和对比了这些测量方法,建立了一套综合评价体系。特别介绍了结温意义的指标,不同的结温测量方法所代表的结温意义不同,导致其测量结果不同,在应用时要严格遵守结温意义,结温测量技术需要与结温应用需求相结合。

高压大功率太阳电池阵防静电措施评价试验

高压大功率太阳电池阵在轨运行期间由于静电放电问题引发故障,会造成太阳电池阵功率的大幅度损失。因此进行了本次评价试验。试验采用在真空环境下通过电子枪模拟空间带电环境,诱使太阳电池阵产生一次放电乃至二次放电。在试验过程中未采取保护措施的参比样品发生二次放电被击穿,而采取保护措施的飞行样品未发生二次放电。通过试验,验证了该高压大功率卫星太阳电池阵的设计是可靠的,所采取的保护措施是有效的。试验取得了圆满的结果。

高压大功率三电平逆变器主电路改进与脉宽调制安全稳定关键技术

高压大功率三电平逆变器在主电路结构、脉宽控制以及安全运行机制方面存在一些新问题需要解决,唯有在多学科(电力电子技术、智能技术)交叉中,对主电路、脉宽控制理论进行完善和创新,才能推动该项技术更好的向前发展。本文结合已有的成果,以设计新型三电平拓扑电路为重点,以提高三电平脉宽调制安全稳定性能为核心,对其中的关键技术问题展开研究,揭示问题产生机理,并提供解决办法,为最大限度提高三电平逆变器输出容量、控制性能以及系统安全稳定性奠定理论与应用基础。

高压大功率电力电子装置的防雷保护

为满足大功率电力电子器件及其控制技术发展需要,设计了一种实用的防雷保护装置,由氧化锌避雷器、氧化锌非线性电阻和电感等组成,能有效地防止雷电波的入侵和保护电力电子器件。文中分析了保护装置的运行原理,并进行了仿真研究,结果表明其效果良好。

国产高压大功率IGBT应用于机车变流器工作特性测试研究

高压大容量IGBT器件广泛应用于现代电力机车变流器系统中,其工作特性决定了电力机车的运行性能。用于牵引变流器的IGBT模块在功率密度、反并联二极管容量、封装技术和工作环境上要求更加严格。依据实际应用环境,测试并掌握IGBT器件的特性参数,选用合适的驱动保护电路,可以确保IGBT稳定可靠运行,充分发挥变流系统的控制特性。本文重点研究DM型国产大功率IGBT的工作特性,选取两种国外同规格IGBT进行对比测试分析。将国产DM型IGBT应用到HXD2F机车变流器进行了特性测试,测试结果为此款IGBT以后应用于牵引变流器的开发设计选型提供参考。

高压大功率三电平逆变系统故障特性分析与保护原理研究

高压大功率三电平逆变系统故障形式多样且特殊,传统主设备保护已不能完全满足要求。针对三电平逆变系统的结构特点,将其划分为交流输入、直流和交流输出三个环节,对各环节可能出现的故障及其特性进行了分析,并指出现有保护配置与原理的不足,同时对新的保护原理与实现方法进行了研究。建立了系统的故障仿真模型,并以此为基础进行了仿真分析。所提出的保护配置在6kV/1MW三电平逆变系统中得到了应用,静态模拟以及试验研究均验证了所提出的保护原理与算法的正确性。

高压大功率IGBT的驱动保护方案研究

在高压大功率逆变器的研制过程中,为了解决大功率IGBT(200A/3300V)的驱动问题,选用了Concep公司的集成驱动模块2SD315AI 33。该模块驱动功率大,有完善的保护功能,控制电路和驱动模块之间采用光纤隔离,避免了主电路对控制电路的干扰,保证了系统的可靠运行。

高压大功率电机调速方案的探讨和比较

本文分两部分介绍了两种高压大功率电动机调速方案:转子端改变转差率的串级调速和定子端的高压多电平变频调速技术。第一部分介绍了串级调速的工作原理及发展过程以及它们的优缺点。这种方案特别适合那些对调速性能要求不高,调速范围不宽的风机、水泵类负载,但它的缺点是功率因数低,因此提出了内反馈斩波串级调速,特别是引入 IGBT 的 PWM 整流技术代替晶闸管逆变使这种方案的性能得到很大的提高。第二部分主要介绍了多电平的拓扑结构和控制策略,并给出了相应的仿真波形以及应该注意的问题。这种方案适合那些要求性能比较高,调速范围宽和动态响应比较快的场合。最后对这两种方案做了分析和比较。

高压大功率变换器拓扑结构的演化及分析和比较

阐述了高压大功率变换器拓扑结构的发展,同时对它们进行了分析和比较,指出各自的优缺点,其中重点介绍了级联型拓扑结构并给出了仿真波形。

一种新型高压大功率小信号放大电路

简要分析了 UC3637双 PWM 控制器和 IR2110的特点,工作原理。由 UC3637和 IR2110共同构建一种高压大功率小信号放大电路,并通过实验验证了其可行性。

高压大功率同步电动机的保护问题

本文介绍了为某钢厂高压大功率同步电动机所设计和已投入运行的各种保护措施以及继电保护装置整定值的计算方法。

高压大功率内反馈串调系统的设计与应用研究

高频斩波内反馈串级调速技术是近年来发展起来的较为理想的调速技术,它在高压大容量电机的节能方面具有独特的节能优势。给出内反馈斩波串级调速系统的设计方法,其中包括内反馈电机参数的计算和启动装置的选择,以及整流桥、斩波器和逆变桥元器件参数的设计计算,并根据文中介绍的设计方法,对电厂2 240kW热网循环泵进行内反馈串级调速系统的设计。现场实测数据显示,该系统运行稳定、调速平稳、节电率显著。

高压大功率变频器在大庆供水系统中的应用

结合大庆龙虎泡取水厂的实际工况 ,根据北京利德华福技术有限公司研制生产的单元串联多电平高压大功率变频器 ,研究了高压大功率变频器在供水系统中的应用情况。