一种基于di_C/dt反馈控制的大功率IGBT驱动保护方法

针对大功率IGBT提出一种新型的有源门极驱动保护方法。在IGBT正常开通与关断过程中,利用di_c/dt反馈控制,设计软开通及软关断电路,有效缩短IGBT的开通与关断时间,提高IGBT的开关频率,减小器件功率损耗;在IGBT发生短路时,结合di_c/dt反馈技术,设计改进型有源钳位保护电路,实现IGBT软关断,防止关断时产生较大的过冲电压损坏IGBT,同时有效减小门极触发电阻R_g上的损耗。利用Saber软件进行电路仿真,并基于大功率IGBT模块YMIF1200-33实验平台,验证方案的可行性,结果表明,相对于传统控制方案,正常开关情况下,开通时间缩短了26.5%,关断时间缩短了52.6%;短路情况下,相对于传统有源钳位方法,改进方案在有效钳住V_(CE)电压的同时,关断期间门极电阻上的电流减小到原来的35.4%,并能在短路发生的第一时间迅速可靠地关断IGBT。

大功率IGBT模块软关断短路保护策略

大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块在电力电子设备中的运用越来越广泛,其对驱动器的性能要求也越来越高。IGBT可以承受短路的时间非常短,短路时最大电流远远超过额定值,单位时间功耗也远远高于正常工作状态,且直接关断IGBT会产生非常高的关断尖峰电压。提出缓慢降低IGBT门级电压的软关断策略,驱动器检测到IGBT短路后用0 V驱动电压立即执行软关断动作,当电流降到一定值后再使用负压正常关断。此策略可以使驱动器更早地采取保护措施,限制IGBT短路电流,减小IGBT短路功耗并控制关断尖峰电压。硬关断策略短路保护实验和软关断策略短路保护实验的结果对比验证了软关断策略的优势。

基于多等级动态栅电阻的IGBT过电压抑制策略

为了抑制大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块在短路情况下的硬关断所产生的过高尖峰电压,提出了一种基于多等级动态栅电阻的软关断策略,并给出了该策略的具体实现方法。通过3300V/1200A IGBT模块的短路实验证明了此策略可以使驱动器更早地采取保护措施,限制的短路电流和短路功耗,减小了关断尖峰电压,达到了设计要求。

新型零电压零电流谐振极型软开关逆变器

提出一种新型的零电压零电流谐振极型软开关逆变器,可以在主功率器件开通和关断时,同时实现零电压和零电流,因此对于内部电容不能忽略的器件,可减小容性开通损耗,当绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为主功率器件时,也可减小拖尾电流引起的损耗。主功率器件真正做到了无损耗换相。此外,续流二极管的反向恢复损耗被降低到最小,辅助开关也实现了零电流开关。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计方法。制作一个1kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。

便携嵌入式设备智能电源模块设计与实现

本文介绍了当前便携嵌入式设备对电源管理的需求,由此提出一种基于硬件架构结合软件控制的智能电源模块设计方案;据此方案,选择合适的芯片,设计一个智能电源模块;将此电源模块应用到ARM-S3C2410嵌入式系统中,设计相关软件,完成原型模块的实现,测试并分析该模块的性能;实验结果表明,该电源模块接口丰富,控制灵活,在一定程度延长了嵌入式设备的待机时间和电池的使用寿命。

一种软开关PWM逆变器的ZVS条件分析

针对目前多数的软开关逆变器拓扑结构中都设置了辅助开关器件来控制谐振过程,导致控制复杂这一问题,提出了一种新型的软开关PWM逆变器,用常规的SPWM能实现开关器件的ZVS,但是当调制度较大时,为实现ZVS,需要限制触发脉冲的最小宽度,这将会导致逆变器输出电流的畸变率变大。为解决这一问题,文中详细分析了实现ZVS的条件,介绍了一种通过选取合适的谐振电感值和耦合电感值,来取消最小触发脉冲宽度限制的方法。仿真和实验结果表明不限制触发脉冲的最小宽度,通过选取合适的电感参数值,开关器件也可以做到关断损耗为零。该软开关PWM逆变器可以有效地减小关断损耗,提高效率。

新型谐振直流环节软开关逆变器

为了提高逆变器的效率和性能,提出一种新型的谐振直流环节软开关逆变器。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,实现逆变桥开关器件在零电压和零电流条件下完成切换,因此减小了开关损耗和二极管的反向恢复损耗。此外,辅助谐振单元中的开关器件可以在零电流的条件下完成开关操作。该软开关逆变器控制简单且不依赖于负载条件,过渡过程所需时间可以自由选择。文中对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计方法。制作一个10kW的实验样机,实验结果验证了该软开关逆变器的有效性。

矿用异步电动机分级离散变频软启动方式研究

针对传统矿用异步电动机软启动方式存在电动机启动电流大、启动转矩小、无法实现重载或满载启动的缺点,在原有的分级离散变频原理基础上,对调压电路、保护电路等进行了改进,提出了一种改进的矿用异步电动机分级离散变频软启动方式。主调压电路采用门极可关断晶闸管GTO代替传统的可控硅晶闸管来调节电源频率,并用理想型开关组代替三相断路器来控制其关断,从而防止过电压或过电流对电路造成损害,达到保护电路的目的。Matlab仿真结果表明,改进的分级离散变频软启动方式不仅能降低启动电流,增大启动转矩,还能有效保护电路。

一种新型三相无源软开关逆变器

为提高逆变器的转换效率,提出一种新型的无源软开关逆变器的拓扑结构,在电路中采用紧密耦合在同一铁芯上的电感来回馈能量,同时该耦合电感也作为零电流开通电感;利用谐振电感和谐振电容的谐振来实现零电压关断。该无源软开关逆变器通过拓扑结构中的储能元件,在死区时间内,输出相电流可以续流,降低死区的影响,减小输出相电流在低频时的畸变率。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图、相应的电路解析和回路的参数设计方法。通过仿真和实验,验证了该原理的正确性。

开关器件承受电压不高于直流电源电压的无源谐振极逆变器

为提高逆变器转换效率,提出了一种主开关承受电压不高于直流电源电压的无辅助开关的谐振极逆变器。与硬开关逆变器相比,该软开关逆变器通过增加由少量无源器件组成的谐振电路,能使开关器件在开通瞬间完成零电流开通,在关断瞬间完成零电压关断。此外,该谐振极逆变器在死区时间内输出相电流可通过辅助电路续流,有利于减小低输出频率下的相电流畸变率。依据不同工作模式下的等效电路图,分析工作原理,说明了软开关实现条件,完成了辅助电路功耗的理论分析,并给出了参数设计过程。制作一台10k W的三相实验样机,实验结果表明逆变器的开关器件实现了软开关,而且输出相电流在低频下无畸变。因此,该软开关逆变器具有开关损耗低和输出电流畸变率低的优点。

基于辅助网络的软开关Buck变换器

提出一种新型的零电流软开关buck变换器,采用辅助谐振网络实现主开关管的零电流关断、辅助开关管的零电流通断,续流二极管的零电流开通,大大降低了开关损耗,特别适用于以IGBT作为开关器件的高电压大功率应用场合。深入分析研究该变换器的工作原理以及软开关控制策略,给出关键电路参数的设计方法。对新电路进行仿真研究,并制作一台输出功率为400W的实验样机进行验证,电路仿真和实验结果验证了所提出的方案是可行的。

新型三相谐振极软开关逆变器

为提高三相逆变器的转换效率,提出了一种新型三相谐振极软开关逆变器拓扑结构,通过在每相桥臂上增加结构简单的辅助电路,实现了主开关的零电压软开通和零电流软关断.逆变器主开关采用金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)或者绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)时,都能实现无损耗切换,解决了MOSFET内部结电容造成的容性开通损耗问题和IGBT拖尾电流造成的关断损耗问题.分析了电路的工作过程,实验结果表明开关器件完成了软切换.因此,该拓扑结构对于提高逆变器的性能具有重要意义.

新型单相全桥无源软开关逆变器

为改善单相全桥逆变器的运行效率,设计出了一种新型单相全桥无源软开关逆变器,在每个开关周期的换流过程中,利用逆变器的低损耗辅助谐振电路,使开关器件实现软切换以节约电能.辅助谐振电路只含有电感、电容和二极管等无源器件,不会使逆变器的控制变复杂.此外,在逆变器处于死区状态下,负载电流可通过辅助电路进行续流,减小了死区状态对逆变器输出电流波形的不利影响.文中分析了电路的工作过程,在功率为3kW的单相样机上的实验结果表明开关器件能实现软开关,逆变器输出电流波形的畸变率得到了改善.因此,该拓扑结构对于研发高性能单相全桥逆变器具有重要参考价值.

无中性点电位变化的辅助谐振变换极逆变器

为实现一种结构简单、可靠性高的三相软开关逆变器,提出一种新型辅助谐振变换极软开关逆变器的拓扑结构,在电路中采用高频变压器来均分直流电源电压,避免了使用大电容,没有中性点电位的变化问题,可靠地实现了主开关器件的零电压开通和辅助开关器件的零电流关断,二极管的反向恢复损耗也被有效降低,而且拓扑结构中设置了变压器的去磁复位电路,可靠地保护了辅助开关器件。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计原则。制作一个1 kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。

三相软开关谐振极型逆变器的电路动态分析

为减小逆变器的开关损耗,提高逆变器的转换效率,提出了一种新型软开关三相谐振极逆变器,并进行了电路的动态分析。该逆变器在直流母线之间串联了三个电解电容,来稳定直流母线电压,同时限制谐振电容和开关器件的承受的最大电压。文中对三个电解电容在每个工作模式中的电压变化进行了详细的动态理论解析。理论解析表明负载电流变化时,电解电容的电压也会随负载电流变化。实验结果表明:直流母线间的三个电解电容的电压变化符合理论分析,电解电容的电压变化对输出电压基本没有影响。

一种新型单级隔离式全桥软开关boost变换器

提出了一种新型隔离式软开关全桥boost变换器,软开关电路能有效地对桥臂上的电压尖峰进行箝位,并将漏感能量传递到负载端,可以实现所有开关管的零电压关断以及辅助开关管的零电流开通,提高了效率,最后给出了仿真结果.

单片机控制的全桥移相式LED井下照明电源设计

针对大量使用LED灯安全照明的煤炭矿井,提出基于数控调光技术的集中照明方案,设计了能同时驱动60根LED日光灯的大功率开关电源,研究了开关电源的软开关技术,使用具有移相功能控制芯片UC3875设计ZVC开关电源并与Atmega16单片机构成闭环控制系统,由单片机输出PWM控制信号对开关电源输出功率进行调节,以实现LED日光灯调光及远程控制。

新型无源无损软开关boost变换器研究

软开关技术能够有效改善功率开关管的工作环境,降低开关损耗,提高变换器的效率。该文分析和实现了一种最小电压应力的无源无损软开关boost变换器。其无源无损软开关电路仅由电感、电容和二极管组成。它利用电感和电容的谐振工作实现能量的传递,并将开关瞬态的能量在个开关周期内转移到负载端,从而实现无源无损软开关。文中对电路的各种工作模态进行了详细分析,并给出了软开关环节中的参数设计方法。250W的样机实验表明,该变换器实现了主功率开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断,开关管上的电压应力最小,其值与输出电压相等。具有较为广阔的应用前景。

一种Boost软开关变换器的改进方法

为了减小Boost软开关变换器高频工作状态下开关管的功率损耗,文中提出了一种改进调制策略,传统调制策略下主开关管只能实现零电流开通,通过改变主开关管的开通时刻和辅助开关管的关断时刻可实现主开关管零电压零电流开通,辅助开关管可提前实现零电压零电流关断,提高了电路工作效率。仿真波形中观察到改进调制策略下主开关管实现了零电压零电流开通,辅助开关管提前实现了零电压零电流关断。

一种新型谐振极型软开关逆变器

提出了一种控制简单的谐振极型软开关逆变器。用硬开关逆变器的SPWM控制方式实现开关器件的零电流开通和零电压关断,且通过拓扑结构中的储能元件,在死区时间内输出相电流可以续流,减小了输出相电流在低频时的畸变率。最后通过仿真和试验,验证了原理的正确性。