基于Fluent的IGBT模块散热器的优化设计

随着新能源电动汽车功率控制器中的IGBT模块向着微型化、集成化方向发展,功率密度增大会导致芯片发热量大幅度增加,降低模块的可靠性。优化英飞凌IGBT模块的散热器结构,以提高散热器的散热性能。设计开口角度为63.256°供冷却液流通的进口和出口,在散热器前、中、后位置设计直径为4~5.5 mm、叉分式排布的扰流柱。利用ANSYS仿真软件,通过计算流体动力学(CFD)的流固耦合传热计算模型进行仿真分析。仿真结果表明,采用新型叉分式结构散热器的IGBT模块的最高温度为85.10℃,最低温度为65.28℃,平均温度为78.81℃,均低于传统均分式结构散热器模块。搭建实验平台对IGBT模块散热器的散热性能进行检测,实验结果表明新型叉分式结构散热器散热效果良好,有助于提升IGBT模块的可靠性。

结温在线控制系统的IGBT功率模块热耦合模型

应用有限元法,对IGBT功率模块的三维热分布进行了仿真研究,得到了器件的稳态热阻及瞬态热阻抗。研究了功率模块各芯片之间的相互热影响,提出了热耦合效应热模型的统一结构,基于对瞬态热阻抗曲线的拟合,得到热模型的相关参数,从而建立了热耦合效应热模型。以一个降压变换器为例,阐述了结温在线控制系统的工作原理,并将热模型应用于该系统中,计算结果与测量结果非常一致。

一种IGBT的实用驱动电路

给出了一种ＩＧＢＴ的驱动电路，采用脉冲变压器耦合隔离与高频调制技术，驱动侧无需单独电源，传递信号的占空比可在大范围变化。

IGBT功率开关模块的发展及应用

文章首先概述了ＩＧＢＴ功率开关模块的发展动态，其次总结和比较了第二、第三以及第四代ＩＧＢＴ功率开关模块的各项技术性能参数，最后着重强调了ＩＧＢＴ的使用及使用中的几个关键性问题。

IGBT在核电站棒控系统中的应用

针对目前基于可控硅的核电站棒控系统存在输出电流纹波大、电流上升和下降时间长等特点,提出了基于绝缘栅双模型晶体管(IGBT)的捧控系统。IGBT作为新型大功率开关器件,具有电压型控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、工作频率高和元件容量大等优点。实际应用表明,IGBT减小了棒控系统输出的电流纹波和电流上升、下降时间,十分适合应用于核电站棒控系统中。

一种IGBT功率模块工程应用型双脉冲测试方法

目前IGBT功率模块作为控制系统的核心器件,广泛应用于新能源、轨道交通、船舶电力等生产生活中。IGBT功率模块是控制系统安全、可靠运行的核心器件。为了在系统实际运行工况中测试不同IGBT模块动态参数,提出了一种工程应用型双脉冲测试方法,设计了通用型双脉冲测试装置,通过搭建的双脉冲测试平台,在额定工况与过载工况下,测试了500kW变频器中IGBT功率模块的开通与关断过程的动态参数。结果表明:IGBT关断时刻的尖峰电压与尖峰电流,驱动脉冲及电流震荡等测试结果符合要求。此方法反映了IGBT在实际工况中的动态性能,适于工程实际应用。

新型IGBT驱动模块6SD312EI的应用研究

介绍了一种新型高性能、高电压集成型三相六通道IGBT驱动模块6SD312EI。该模块以专用SCALE芯片组为基础,与Econopack+IGBT模块匹配使用,具有准确可靠的驱动功能和灵活可调的过流保护功能。文中给出了该模块与同类产品2SD315AI-33相比的显著性能特点,介绍了该模块基于DSP的超导磁体无功补偿和谐波治理中的应用情况,讨论了实际应用中的一些注意事项。实验结果证明,该模块性能好,能快速输出IGBT的PWM驱动信号。

IGBT模块的测试

详细介绍了IGBT模块测试参数的定义、分类,以及各项参数的测试原理、典型电路、测试条件选择和注意事项,对部分参数的特点进行了简单分析。最后,列举了市场上现有的部分IGBT模块的对比测试结果,简要分析了不同品牌IGBT模块的特性差异,尤其是栅极电阻、通态压降和开关损耗等方面的差异,为用好IGBT器件提供参考,并为进一步扩大IGBT器件的应用领域提供选型依据。

高性能IGBT模块的设计考虑

本文对ＩＧＢＴ模块中功率芯片（ＩＧＢＴ和续流二极管）的优化设计进行了讨论。通过优化几个重要的工艺参数并改进器件的结构，ＩＧＢＴ不仅有足够的短路容量，而且正向压降与电流下降时间之间可实现最佳折衷。另外，续流二极管的反向恢复特性也有明显改善。通过采用衬底控制技术，ＩＧＢＴ模块的输出特性不受温度的影响，输出电流更稳，输出阻抗更高。本文详细介绍了整个设计考虑。

采用逆导型IGBT的新型3A/600V DIP-IPM

三菱电机日前已开发出一种采用新型功率硅片技术的3A/600V超小型双列直插式智能功率模块(IPM),即第4代DIP-IPM。该技术将续流二极管的硅片集成到IGBT硅片上,从而将模块内部的硅片数量减少了一半,使得IPM的可靠性更高,功率密度更大。在此,介绍了这种新技术以及3A/600V第4代DIP-IPM的设计和特性。

高效光伏逆变器综述

介绍了光伏逆变器漏电流相关标准,分析了无变压器隔离的光伏逆变器的几种典型拓扑、工作原理与优缺点,阐述了多电平拓扑在光伏逆变器上的应用及其对提高效率的贡献,总结了高效功率器件在光伏逆变器上的应用,说明了调制和控制算法应用于光伏逆变器的必要性,展望了下一代逆变器的发展趋势。

低能He注入局域寿命控制电导调制型功率器件输运模型

提出一种低能He注入局域寿命控制电导调制型功率器件的双极输运模型 .借助三区双极输运方程导出稳态的非平衡载流子浓度分布和正向压降 .借助电荷控制法并引入有效寿命概念获得反向恢复时间 .理论分析和实验结果表明这种器件的反向恢复时间减小到常规器件的 1/ 2以下 ,而正向压降仅增加 10 % .

输电线路柔性直流融冰技术

为直流融冰技术在电网中的应用提出了一种新型柔性直流融冰技术。通过分析输电线路结冰情况的等效模型并研究融冰时的热交换过程,针对220kV输电线路计算出了线路融冰所需的保线电流和最大电流值。按计算结果的需求设计了基于可关断器件的新型柔性直流融冰电源。论述了该电源的主电路拓扑及其功率单元的等效电路,并对其相关的融冰控制策略进行了分析和研究。最后研制出一台全控直流融冰装置样机,并进行了现场试验。试验结果表明,该融冰装置可对直流输出电压进行柔性调节,融冰时的网侧谐波含量较低,在试验中仅3.16%。

等离子喷涂逆变器功率增大的研究

针对等离子喷涂逆变器高电压、大电流的特点，重点研究高频变压器的功率增大、反馈控制系统及ＩＧＢＴ模块保护。试验表明：逆变器输出功率能满足等离子喷涂工艺的要求。这项技术对推动等离子喷涂技术的发展具有重要意义。

基于模块协同的混合式贯通牵引供电装置主动容错控制技术

新型混合式贯通牵引供电装置(NH-ACTPSD)为消弭电分相与负序等电能质量问题提供了契机,但NH-ACTPSD的内部模块故障将引发网侧负序电流、健康模块功率越限等问题。为此,提出一种面向NH-ACTPSD内部模块故障的主动容错控制技术,包含输入与输出模块故障两种情况。在输入模块故障时,分别提出动态调制系数与功率局部不平衡控制方法,通过健康模块间的协调控制有效解决模块功率越限与网侧负序电流问题;在输出模块故障时,采用主动旁路与健康模块升压运行的方法,实现NH-ACTPSD额定电压与额定功率输出。最后,实验结果表明了所提主动容错控制技术的可行性与有效性。

绝缘栅双极晶体管模块过电应力的研究

通过频率试验和阻断电压试验，研究了过电应力对ＩＧＢＴ模块的影响；利用扫描电镜（ＳＥＭ）和液晶（ＬＣ）技术，对失效模块的失效机理进行了分析；报道了试验结果及失效分析结果。

新一代智能功率模块(IPM)基本原理及其控制IC原理分析

介绍了新一代智能功率模块 ( IPM)的基本功能、封装结构及电路结构 ,并且阐述了新一代 IPM中控制

三维电动机矢量控制及驱动电路

阐述了三维电动机矢量控制的基本原理．分析表明，只有在磁场定向、转子恒磁链运行及转矩全可控这三个条件都得到满足的情况下，才能正确实现三维电动机的电磁解耦控制．而其中关键在于电机的定转子电流能得到精确控制．给出了采用ＩＧＢＴ智能模块构成主电路的三维电动机控制系统，并对电流环部分进行了详细分析．给出了实测波形．

机电混合式功率控制器的研究与设计

机电混合功率控制器是集断路器线路保护功能和固态继电器可靠性于一体的智能开关装置,是飞机负载管理中心的一个组成部分。采用IGBT作为开关器件,设计了一种机电混合式大电流功率控制器,该控制器在高压(270VDC)、大电流(200A)情况下,具有开通关断无触点抖动、接触器故障时关断主回路、出现过电流时对固态开关器件保护等特性。最后给出了实验结果,验证了设计的可行性与正确性。

一种采用VHDL的高精度测频仪

针对传统频率计测量精度不高、测量过程中精度易发生变化以及逼近式换挡速度慢等缺点,利用VHDL语言和复杂系统可编程逻辑器件CPLD,开发了一种等精度自适应测频系统。该系统采用VHDL语言编写程序,选用EDA开发软件QuartusII作为开发平台,并具体给出了系统的软硬件设计流程。试验表明,该频率计测量速度快、测量精度高、测量误差小,较好地弥补了当前频率计的缺点。