基于IGBT米勒平台的阈值电压结温估计法

在绝缘栅型双极性晶体管(IGBT)的结温监测方法中,温敏参数法因具有响应速度快、成本低、易于在线检测的特点而受到广泛关注。已有研究表明,温敏参数中的阈值电压(VTH)具有良好的温度性质,但对其采用直接测量的方法易受电流振荡影响。为此,提出了一种在阻感负载下基于米勒平台的阈值电压间接计算法。首先描述阻感负载下IGBT的开关瞬态过程,论述VTH间接计算法的理论基础。然后通过开关过程中的米勒平台电压值间接计算VTH。最后通过实验证明了所提方法的有效性。

一种基于变流器工况特定开通时刻下米勒平台的IGBT结温监测方法

绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为功率变流器的核心部件,监测其结温对于确保变流器的安全可靠运行具有重要的意义。依据电气参数的温敏特性,提出一种基于变流器特定开通时刻下米勒平台的IGBT结温监测方法,该方法可有效避免变流器运行工况对结温监测的影响。首先,分析了栅射极电压的充电过程,从理论上对特定开通时刻下米勒平台与结温的内在关系进行了阐述。其次,搭建小功率整流器实验平台,对不同温度下的米勒平台进行拟合,从而建立米勒平台与温度的映射关系,同时改变工况条件后对所提方法进行了验证;最后,对所提温敏参数影响因素进行了分析,理论与实验表明,该特征参数线性度较好,且不受工况的影响,可在变流器实际工况下实现IGBT结温的精准监测。

IGBT模块键合损伤机理、演化规律及状态监测

探究绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块键合损伤机理、演化规律和状态监测方法是电力电子器件及系统可靠性研究的重要内容之一。首先,理论分析键合损伤及其演化趋势是键合线所受电动力与键合点所受剪切应力协同作用的结果,梳理键合损伤演化的正反馈过程;然后,仿真分析键合线、点的热-力场,定量研究键合损伤及其成因的演化规律,结果表明键合线电动力与键合点剪切应力既是键合损伤及其演化的诱因,又明显受到键合损伤的影响;再后,等效电路分析和试验研究基于栅极电压密勒平台高度和集电极电流的键合电阻监测方法;最后,提出风电IGBT键合电阻在线监测的局限性及关键问题的解决方案,设计在线监测程序,并提出基于键合电阻百分比增量的键合损伤五等级状态评估方法。

基于SIMPLIS软件的功率MOSFET寄生参数仿真研究

针对功率MOSFET关断时寄生参数对死区时间的影响问题,基于SIMPLIS仿真软件和MOSFET的特点,建立MOSFET的仿真分析模型,并研究MOSFET寄生参数与电路中米勒平台及关断时间的关系。建立MOSFET的寄生电容分段线性模型,应用Matlab软件实现参数的对比分析,根据内部器件的工作原理确定其转移特性和输出特性,利用图像数据获取MOSFET的等效模型,采用MOSFET搭建LLC谐振变换器电路,通过不同条件下的仿真实验,得到寄生参数的影响规律。一系列的仿真训练能够有效提高学生的仿真实践能力。

IGBT键合线脱落故障特征分析

IGBT功率模块的可靠性是现今关注的重点,键合线脱落故障是导致其失效的主要原因。故障的发生会致使模块相关的特征参量发生变化,如通断过程中,模块的栅极电压米勒平台和栅极阈值电压。通过实验模拟了不同程度的键合线脱落故障,并分析了随着键合线故障程度的加深,栅极电压米勒平台和阈值电压的变化情况,为IGBT的状态监测技术提供了可靠的参考。

功率MOS管R_(DS(on))负温度系数对负载开关设计的影响

介绍了功率MOS管导通电阻的正温度系数和负温度系数的双重特性以及相对应的V_(CS)的转折电压,负载开关电路通过延长米勒平台的时间来限制输入浪涌电流的工作特点。分析了由于米勒平台工作于负温度系数区域,产生的开关损耗导致局部热不平衡从而形成局部热点的原因。实验结果表明,减小输出电容、提高功率MOS管的散热能力,可以提高系统的可靠性。

针对碳化硅器件的高频逆变器缓冲电路设计

由于大功率、高频高温等运行环境的需求,碳化硅(SiC)器件成为新一代半导体器件的代表,但其尖峰问题一直制约着这一新型器件的发展。以SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)为研究对象,着重从逆变器中运用SiC器件的方面来进行尖峰问题的研究,分析了SiC MOSFET在开关过程中产生尖峰和振荡的原因,通过增加RC缓冲电路的方法对SiC的尖峰和振荡问题进行优化,结果证明RC缓冲电路可以降低SiC器件产生的尖峰和振荡。通过多组实验进行数据曲线的拟合,确定了RC缓冲电路中缓冲电容与缓冲电阻的关系表达式。

零电压开关移相全桥的死区时间计算与分析

在移相全桥变换器中,死区时间的长短对零电压开关(ZVS)的范围有较大影响,是变换器设计中需要最优化设计的重要参数。文中运用理论分析给出了实现ZVS所需的死区时间范围与负载电流、谐振电感、谐振电容等电路参数的函数关系,讨论了开关管关断过程中米勒平台对死区时间范围的影响,最后通过试验验证理论分析的正确性。

一种动态电压恢复器关键实验方法的研究

鉴于用户端敏感用电设备对供电质量的高品质要求,针对电网运行中电压暂降的电能质量问题,提出了一种双电源供电的单相动态电压恢复器实验平台。搭建由直流电源、逆变器单元、控制器单元等构成的系统实验平台,对IGBT模块、密勒平台测试、逆变单元实验等进行分步骤实验。实验结果表明,同电压幅值、高频率的输入信号延长了系统进入稳定状态的时间。