IEGT的高温特性与闩锁失效分析(英文)

介绍了平面栅电子注入增强型栅极晶体管(IEGT)的闩锁效应,讨论了温度对关键特性参数如通态压降、正向阻断电压及开关时间的影响。利用ISE软件模拟了IEGT在高温下的导通特性、阻断特性和开关特性,分析了IEGT在高温下的失效原因,提出了改善其高温安全工作区(SOA)的措施。

炉卷轧机主传动新型大功率IEGT逆变器

介绍了安钢炉卷轧机主传动驱动系统,主传动电机为同步电机,驱动系统选用新型大功率IEGT元件组成三电平整流器和逆变器,采用固定5脉冲分配PWM方式控制技术有效地消除了高次谐波;系统分别设置了有功电流控制器和无功电流控制器,从而实现了控制电机电流而保持逆变器输出电压的幅值不变;同GTO或IGBT变频器相比,IEGT变流装置具有外形尺寸小、集成度高、效率高,控制性能优良等优势。

IEGT高压变频器在安钢大功率同步电机变频调速中的应用

经过40年的发展,现在高性能可调速传动已经基本实现DC传动到AC传动的转变。介绍了IEGT大功率变频调速装置在安钢的炉卷轧机的主电机控制系统中的应用。

压接式IEGT寄生电感对其内部并联支路均流特性的影响研究

压接式注入增强门极晶体管(press pack injection enhanced gate transistors,PP-IEGT)通过并联多个芯片增加其额定容量,然而芯片所在空间位置的差异会导致封装内寄生电感的分布不均,引发并联芯片间的电流分布不一致及热分布不均和芯片热失效。为准确分析PP-IEGT封装内寄生电感对并联芯片电流均衡性的影响,文中首先利用串联谐振曲线,提取单芯片子模组、凸台和驱动回路等组件的寄生电感,利用S参数法对测量的电感值进行验证。搭建双脉冲测试平台,结合实验数据和有限元仿真,研究寄生电感对并联芯片电流均衡性和电磁特性的影响。结果表明,寄生电感是影响电流分布的重要因素,驱动回路的寄生参数与距离栅极信号入口的长度成正比。随着PP-IEGT额定容量的增大,并联支路数量的增多,芯片间电参数不均问题更加严重;改变凸台的栅极豁角结构有助于提高电磁参数分布的均衡性。

新型IEGT串联的三电平变换器PWM脉冲方案设计

对于T型三电平变换器结构,采用电子注入增强栅晶体管(IEGT)串联可提高电压等级与功率,但带来控制系统复杂、串联器件不均压的问题。针对以上问题,设计了一种新型脉宽调制(PWM)脉冲发生方案。采用数字信号处理器(DSP)+现场可编程门阵列(FPGA)的控制板卡架构,提出一种新型状态循环算法对调制波、三角载波进行比较,可防止边沿比较产生脉冲尖刺现象。通过有源驱动控制、无源缓冲电路相结合的方案来保证IEGT器件的串联均压。实验结果表明所述PWM脉冲发生方案具有串联器件电压均衡、谐波含量少的优点。

压接式IEGT芯片布局对其温升的影响

压接式电子注入增强型门极晶体管PP-IEGT(press pack-injection enhanced gate transistor)封装内采用多芯片并联结构,芯片间的布局对器件温升与稳定性有着重要影响。在现有的对齐阵列布局下,芯片间严重的热耦合效应会导致器件结温较高,因此提出一种交错阵列的圆形布局。基于有限元热稳态仿真分析,对比了2种布局下的芯片温度分布,以及封装内各层组件的温度差异;同时,考虑不同功率损耗和外部散热条件的影响,对2种布局下各层组件温度变化进行了讨论。结果表明,提出的交错阵列布局可有效改善热耦合效应,芯片上的热量得到更好地耗散。此外,各芯片和器件整体的温度分布均匀性得到了提高,为更大电流参数PP-IEGT的芯片布局设计和稳定工作提供了参考。

IEGT表面压力分布及其对温升的影响研究

随着柔性直流输电的快速发展,压接型电子注入增强型栅极晶体管(IEGT)的运用越来越广泛,IEGT阀串通过外部压力实现良好的机械及电气接触,而IEGT表面压力分布不仅影响其内部芯片的电流及温度分布,还将严重影响其可靠性。基于压接型IEGT通流阀组应用工况及阀串有限元仿真模型,研究了IEGT表面压力分布情况,提取压力差值最大的两个单芯片建立并联模型,基于电-热-力三场耦合仿真分析了压力分布对器件温升的影响。通过压力均匀性试验及压力-显色密度曲线验证了有限元模型及边界条件的正确性,通流及开断试验验证了IEGT阀串设计的合理性,最后总结了器件阀串结构设计优化流程。

高压大容量链式STATCOM中IEGT功率模块的仿真分析

为了提高链式STATCOM的运行性能和可靠性,针对用于高压大容量STATCOM链节中的新型大功率器件IEGT功率模块进行仿真研究。依据生产厂家所给的典型IEGT导通特性曲线,采用线性插值方法,分析了工程中设备实际运行温度的IEGT导通特性;建立了IEGT功能模型。根据实际工程设计参数对带有缓冲电路的IEGT功率模块进行了仿真分析,讨论缓冲电路参数变化的影响。结果表明,功率模块缓冲电路中电容和电感参数变化对IEGT关断电压尖峰影响大,电阻增大尖峰的峰值明显增大,而出现尖峰的时间基本不变,这一结果可以作为STATCON工程设计中器件选用和缓冲参数优化设计的参考。

IEGT中压变频器在大功率同步电机变频调速中的应用

经过近40年的发展,现在高性能可调速传动已基本实现DC传动向AC传动的转变.本文介绍IEGT大功率变频调速装置在韶钢热轧宽板厂8 000 kW轧机主电机的应用.

智能电网用高功率密度1500A/3300V绝缘栅双极晶体管模块

基于双扩散金属氧化物半导体(diffused metal-oxide semiconductor,DMOS)元胞设计技术,针对智能电网的需求,引入"电子注入增强"以及台面栅技术,优化了3 300 V绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)芯片的整体性能。基于该芯片制造出的1 500 A/3 300 V高功率密度IGBT模块,相对于优化前其额定电流从1 200 A上升到了1 500 A(上升了25%),同时导通压降从2.8 V下降到了2.4 V(下降了14%),最高工作结温从125℃提升到150℃。反偏安全工作区(reverse biased safe operation area,RBSOA)与短路安全工作区(short-circuit safe operation area,SCSOA)测试显示,该模块能在集电极电压为2 000 V的情况下关断3 000 A的电流,并且在栅电压为15 V、集电极电压为2 000 V的短路条件下的安全工作时间超过10?s。测试结果显示,该模块导通压降及开关损耗性能与同类型国际主流产品相当。

高压大功率电网新型MMC-STATCOM结构直流融冰装置研究

通过改进MMC-STATCOM结构可使其具有直流输出能力,实现高压大功率电网的直流融冰功能。运用三相模块化多电平换流器(Modular Multi-level Converter,MMC)的公共直流端以及MMC各相之间能量能够相互流动的特点,实现四象限运行,且模块化的设计适合用于高压、大功率的场合。应用耐压高,驱动功率小的电子注入增强栅晶体管(Injection Enhanced Gate Transistor,IEGT)作为功率子模块的开关器件,能够使装置容量得到更好的扩充,实现大电流的直流融冰和大功率的无功补偿功能。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)也为无功补偿提供更准确和快捷的补偿能力。最后利用Matlab等仿真软件搭建三相MMC-STATCOM结构融冰装置仿真模型进行模拟仿真,结果证明此结构在电网中可稳定且快速地运行。

大容量全控型压接式IGBT和IGCT器件对比分析:原理、结构、特性和应用

全控型压接式器件是大容量电力电子装备实现功率转换的核心,主要包括以集成门极换流晶闸管(integratedgate commutatedthyristor,IGCT)为代表的晶闸管类器件和以绝缘栅型双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)、注入增强栅极晶体管(injection enhanced gate transistor,IEGT)为代表的晶体管类器件。文中首先介绍并比较IGCT与IGBT(含IEGT)的芯片结构及制作工艺,然后分析对比IGCT与IGBT(含IEGT)的工作原理及封装形式。接着从工作频率、关断能力、动态耐受、器件容量、工作损耗、驱动功率、管壳防爆特性、失效短路特性、器件可靠性等9个角度出发,系统性分析不同全控型压接式器件的工作特性,最后对其应用现状及前景进行概述及展望。

MV7000变频器PWM调制技术

本文介绍了MV7000三电平中压变频器的主要结构及其特点,重点阐述了结合IEGT运行要求和逆变输出性能要求的各种PWM调制方式。

用于铝板带热连轧机主传动变频器中的纯水循环冷却装置

介绍一种基于电力电子元件IEGT(注射增强型门极晶体管)的变频器中使用的纯水循环冷却装置,主要包括系统工作原理、安装调试以及检查维护方面的实践经验。