BUCK变换器中功率场效应晶体管并联均流问题

分析了ＢＵＣＫ变换器中功率场效应晶体管并联运行时导致各管电流分配不均匀的因素。

基于对偶原理的IGBT并联均流缓冲电路研究

多个绝缘栅双极型晶体管(insulategatebipolar transistor,IGBT)并联是大功率电力电子应用领域提高设备电流等级的一条重要途径,而实现IGBT之间的并联均流则是保证其安全稳定运行的关键。文章在对IGBT串联均压缓冲机理研究的基础上,从在IGBT两端并联电容可降低电压变化率的原理出发,推断出可通过串联电感来抑制IGBT电流的变化,进而应用对偶原理构建出一类基于串联电感的并联均流缓冲电路及其改进型拓扑。结合模态图从理论上分析新型缓冲电路工作原理,发现所提出IGBT并联均流缓冲电路具备结构简单、易于实现的优点,还兼具静态和动态均流效果。仿真和实验表明所提出方法可以有效抑制过电流,降低电流不均衡度。

TPAK SiC车用电机控制器功率单元的并联均流设计与实现

SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)作为车用电机控制器功率单元的核心器件,其并联不均流问题是影响电机控制器安全稳定运行的关键因素。对于热增强塑料封装(TPAK)SiC MOSFET功率模块实际应用中的不均流问题,首先通过理论推导和仿真,对影响SiC并联均流的器件参数、功率回路参数、驱动回路参数进行了全面的分析总结。然后结合仿真结果对电机控制器进行均流优化设计,其中包括对TPAK SiC MOSFET进行测试、筛选和分析,减小器件参数分散性的影响;基于器件开关特性,对功率模块的驱动回路采用单驱动器多推挽结构,减小驱动回路对并联均流的影响;设计了一种叠层母排结构,在ANSYS Q3D中提取到功率回路寄生电感为9.649 nH,采用ANSYS Q3D和Simplorer进行联合双脉冲仿真,电流不均衡度小于3%。最后,进行了电机控制器样机的试制及测试,实际测试结果表明电流不均衡度小于5%,验证了在车用电机控制器应用中TPAK SiC MOSFET模块均流设计的可行性。

基于电路拓扑的IGBT并联均流方法

随着市场对大功率电力电子变流器需求的与日俱增,绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar tran-sistors,IGBT)的并联技术已成为大功率设计应用的解决方案之一。针对现有的一些解决IGBT并联均流措施存在的问题,在详细分析外加电感对动静态均流影响的基础上,提出了一种基于电路拓扑的两电平电路中的IGBT并联均流方法,该方法需要添加1个额外的直流侧二极管和2个μH级的电感,降低了开关的开通损耗,不需要设置死区,且短路保护实现容易。同时,针对该方法带来的IGBT关断过电压第2尖峰抬高的问题,提出了一种改进的电路拓扑结构,利用额外的电容-二极管-电容(CDC)网络来解决IGBT关断过电压的第2尖峰抬高的问题。试验结果表明了该种方法的正确性、有效性和可行性,为大功率电力电子变流器的扩容提供了较理想的选择方案。

大功率IGBT并联运行时均流问题研究

绝缘栅双极晶体管(IGBT)的并联运行能够承受更高的负载电流,但同时也带来了动、静态的均流问题。从理论上分析认为导致动、静态不均流的主要因素是器件的饱和导通压降Uce(sat)不同引起的。提出了IGBT并联均流的措施,指出了构建IGBT并联电路的要点,以及应用栅极电阻补偿法进行均流,仿真分析验证了提出的方法措施可行。

大功率IGBT模块并联均流问题研究

介绍了IGBT扩容的并联方法,分析了导致IGBT模块并联运行时不均流的各种因素,提出了相应的解决措施,并进行了仿真分析和实验验证。

功率回路杂散电感对IGBT并联均流的影响

母排设计时,为了减小绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的关断瞬态电压尖峰,通常会将功率回路杂散电感设计的尽可能小,但回路杂散电感的大小也会对IGBT的并联动态均流产生影响。针对此问题,首先建立了功率回路杂散电感影响不均流度的数学模型,找到不均流的影响因素;然后,以IGBT物理模型结合Simulink仿真平台分析了回路杂散电感对并联均流的影响趋势;最终,通过双脉冲测试进行了验证,结果表明在该测试平台中,回路杂散电感减小2倍,最大会增加约10%的不均流度。

车用SiC半桥模块并联均流设计与试制

SiC芯片并联均流是影响车用SiC半桥模块可靠性的关键问题。寄生电感的不一致是造成芯片间电流不均衡的主要原因。首先,在ANSYS Simplorer中建立了芯片双脉冲仿真电路,分别研究了漏极、源极和栅极寄生电感对芯片间均流性的影响。然后,采用混合优化的均流方法设计并制作了一个多芯片并联的SiC半桥模块,其中,功率端子采用双端结构以减小寄生电感;栅极采用开尔文连接结构以提高芯片开关速度;对芯片位置进行优化使各并联回路的寄生电感尽可能均匀分布。在ANSYS Q3D中提取的主回路寄生电感为6.5 nH;在Simplorer中进行仿真,电流不均衡度小于3%。实物测试结果表明,主回路寄生电感为10 nH,电流不均衡度小于5%,验证了该车用SiC半桥模块并联均流设计的可行性。

绝缘栅双极晶体管的并联应用及保护技术

叙述了绝缘栅双极晶体管的概况、特性及并联应用的栅驱动设计、均流、散热设计应考虑的问题.介绍了几种并联应用时采用的栅驱动电路、均流措施、过压过流保护电路.

IGBT并联直接栅极驱动中射极环流分析

随着新能源产业大发展,高压大功率电力电子设备中常使用IGBT器件。由于IGBT器件、封装技术的限制,常用的IGBT模块的功率容量不能做到很高,大容量的变流器设备常使用IGBT模块的并联。IGBT模块并联时常使用栅极驱动器直接并联,由于驱动回路、IGBT的不一致性,会在驱动回路和功率回路会耦合形成驱动的射极环流,影响并联的均流效果和驱动的可靠性。分析了射极环流形成的原因,通过简化模型,定性解析给出了射极环流形成的过程、输出电感对动态均流的影响。使用saber仿真软件搭建仿真电路,仿真表明射极Re电阻能够抑制射极环流,形成负反馈机制减弱动态不均流,输出交流电感增大可以抑制开关暂态的不均流,最后通过实际试验,验证了仿真的正确性,给工程中设计IGBT并联的功率模块的均流设计提供了设计参考。

功率晶体管的并联运用

引言 在晶体管功率放大器的维修或实验中,受器材等因素的制约,常采用晶体管(型号相同,参数相近。下同)并联运用的方式,以代换某个大功率管。但并不是简单地将若干个晶体管并接,就可以稳定地工作。本文仅对功率晶体管并联运用中应考虑的几个问题作一探讨。

大容量风电变流器中IGBT模块多并联策略

IGBT(绝缘栅双极型晶体管)在耐压及通流方面性能的加强使其在大功率应用场景中较GTO(可关断晶闸管)、IGCT(集成门极换流晶闸管)等其他全控器件更具优势。IGBT模块作为风电变流器的核心应用器件,为了满足变流器大功率化的需求,需要将IGBT模块并联使用。通过梳理现有IGBT模块并联应用技术的特点,分析并联模块组件在静态及动态方面的均流特性及其对变流器系统稳定性的影响。同时给出了一种IGBT模块损耗的计算方法,以此来论证IGBT模块损耗对变流器系统性能的影响。通过实验及仿真,分析IGBT模块不同数量并联对变流器系统稳定性及性能方面的影响,给出一种变流器中IGBT模块多并联应用的策略。

高频脉冲电解加工电源MOSFET并联技术研究

高频窄脉冲电解加工(High-frequencyShortPulsesElectrochemicalMachining,简称HSPECM)可获微米级的加工精度,但较小的电源电流容量限制了它的推广使用。本文给出了一种通过功率MOSFET并联技术提高HSPECM电源电流容量的方案,讨论了MOSFET的并联均流技术和电源的快速短路保护。工艺实验表明,该电源的峰值电流可达3kA,快速短路保护电路在微秒级内可切断加工电源,满足对复杂型面及薄壁件工件的高精度加工要求。

碳化硅MOSFET并联技术研究

碳化硅功率器件具有更高的开关频率和耐压特性,为了提高碳化硅功率驱动的过流能力,同时降低引线电感,设计一个由4个碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)并联的驱动模块。详细介绍了栅驱动器原理、印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)布局以及静态和动态均流性能波形,通过分析验证了电阻等器件参数的差异对均流的影响。

基于IGBT并联技术的PEBB设计

受电力电子器件生产制造工艺的限制,为了提高电力电子装置的功率等级,一般采用电力电子器件直接串并联或是变流单元多重化串并联的方法。文章在总结绝缘栅双极晶体管并联技术的基础上,设计了一个容量为250kVA的功率半导体组件。试验结果表明,该PEBB设计符合各项指标,具有很强的实用性和可操作性。

适用于大功率IGBT并联的驱动技术研究

分析表明,为了提高变流器的功率,变流器通常采用多个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)并联的方式组建。阐述几种IGBT并联均流的影响因素,提出一种在门极和发射极线路上插入共模电感联合辅助发射极串联电阻的方式,优化IGBT的并联特性。探讨采用均流方法改善IGBT模块并联不均流,并通过双脉冲试验验证了均流方法,从而可以改善并联电流不均的状况。

压接型IGBT内部栅极电压一致性影响因素及调控方法

压接型绝缘栅双极晶体管(IGBT)的驱动印制电路板(PCB)寄生参数不一致会引起瞬态过程中内部IGBT芯片栅极电压不一致,芯片不能同时开通,造成芯片的瞬态不均流。结合压接型IGBT驱动PCB结构及运行工况,建立了包含驱动源、芯片模型、驱动PCB的一体化电路模型,分析了栅极内电阻、栅射极电容以及驱动电阻对驱动电压一致性的影响。在此基础上提出了驱动PCB电感匹配、并联芯片数匹配以及集中电阻补偿的驱动PCB的调控方法,以实现对栅极电压一致性的有效调控。研究表明驱动电阻是造成芯片栅极电压不一致的主要因素。利用上述调控方法可将芯片开通时间的不均衡度由79.2%分别降低至2.86%、7.1%和7.5%,实验验证了所提出的驱动PCB调控方法的有效性。