RB-IGBT矩阵变换器传动系统中的一种新颖两步换流策略

本文基于600V/100A逆阻式IGBT(RB-IGBT)研制了一台三相/三相矩阵变换器样机。实验中采用间接空间矢量调制算法,实现了该样机对一台异步电机的转差频率闭环恒压频比控制。提出了一种新颖的两步换流策略实现了双向功率开关间的可靠换流。该换流策略不需要任何电流电压传感器,仅依靠本文为RB-IGBT设计的驱动保护电路中的集-射电压检测单元即可获取换流所需信息。文中最后给出了样机照片和在不同负载条件下系统的实验结果。实验结果表明,所提出的换流策略是有效的,用于矩阵变换器-异步电机系统,具有较好的驱动性能。

基于RB-IGBT的T型逆变器中点电压控制技术仿真研究

文章首先分析了基于RB-IGBT的三相T型逆变器的拓扑结构和开关模态,深入阐述了T型逆变器中点电压不平衡的原因并提出了针对性的抑制算法。最后利用MATLAB/Simulink模块搭建了系统仿真模型,结果表明采用该算法的SVPWM控制实现了T型逆变器的三电平输出,而且中点电压也得到了有效控制。

基于RB-IGBT的T型三电平逆变器研究

T型三电平逆变器近年来成为研究热点,RB-IGBT是一种具有反向阻断能力的新型功率半导体器件,两者结合可以简化电路开关器件,提高系统效率,本文对基于RB-IGBT的T型三电平逆变器进行了研究和并网实验,发现该电路具有良好的静态和动态特性.

RB-IGBT驱动电路及其在矩阵式变换器中的应用

矩阵式变换器技术中缩短器件开关时间可有效提高电压利用率和波形质量。该文提出一种新颖的RB-IGBT驱动电路。通过三段驱动方法在缩短开关时间的同时可以有效抑制电压、电流应力的增加。在此基础上,使用600V/100A的RB-IGBT实现了一台三相/三相矩阵式变换器样机,用于驱动一台三相异步电机。换流技术是矩阵变换器技术中一个关键问题。传统基于电流方向的四步换流策略采用电流霍尔检测电流方向,在小电流情况下准确性低。该文检测器件集射极电压确定输出电流方向,并据此实现四步换流。实验证明,该方法电流方向判断准确性远高于传统方法,同时成本大幅度降低,可靠性得到很大提高。

基于RB-IGBT的矩阵变换器中杂散电感的影响与优化

主电路杂散电感是影响矩阵变换器开关器件可靠运行和整体性能的重要因素。该文对基于逆阻型IGBT(RBIGBT)的矩阵变换器中杂散电感和吸收电容的影响进行分析,并由此研究主电路结构优化设计方法。首先分析了杂散电感及吸收电容对矩阵变换器中双向开关器件关断暂态过程的影响,给出了吸收电容引起矩阵变换器波形畸变的原因。基于RB-IGBT行为模型的仿真结果表明,矩阵变换器主电路杂散电感及吸收电容对双向开关换流暂态各个阶段持续时间及尖峰电压的影响并不相同。然后提出一种减小换流回路杂散电感的主电路连线与器件布局优化设计方法,归纳分析了基本设计原则,并以此构建了基于RB-IGBT的矩阵变换器样机实验平台。该样机平台下的单管多脉冲测试实验结果表明,不同换流回路下的开关器件关断电压尖峰最大值为375V。通过对比主电路结构优化前后所测输出电流波形及谐波频谱可知,经过主电路结构优化设计后的样机平台在保证系统运行可靠的同时能获得更高的波形质量。

基于RB-IGBT的双级矩阵变换器整流级电路

为了减少双级矩阵变换器使用器件的数目,降低系统功耗,采用RB-IGBT构成整流级电路的双向开关,该文提出了一种基于虚拟电压的整流级电路脉宽调制(PWM)算法;设计了一种新颖的RB-IGBT驱动保护电路,采用检测集-射极电压的方法,结合驱动集成芯片EXB841自身的短路保护功能,加快短路保护动作响应;研制了10kW基于RB-IGBT的双级矩阵变换器样机。驱动和硬开关故障保护实验验证了提出的驱动保护电路具有良好的驱动和保护性能。整流级电路实验结果表明,提出的PWM调制方法有效降低了双级矩阵变换器输入电流谐波含量,提高了波形质量。

基于逆阻式IGBT的三相/单相矩阵式变换器

针对三相/单相矩阵式变换器系统,提出一种平均电压脉宽调制方法,通过实时检测三相输入相电压,经过简单计算即可对输出进行正弦调制。采用新型开关器件逆阻式IGBT(RB-IGBT)实现了一台3kW的三相/单相矩阵式变换器样机,并针对RB-IGBT独特的漏电流特性,提出一种基于输入电压大小检测、适用于RB-IGBT的两步换流方法。实验结果表明,该样机可以实现正弦的输出波形。从而证明了本文提出的控制策略和换流方法的有效性和可靠性。

逆阻型绝缘栅双极晶体管研究进展

逆阻型绝缘栅双极型晶体管(RB-IGBT)是一种新型的IGBT器件,它是将IGBT元胞结构与耐高压的二极管元胞结构集成到同一个芯片上。RB-IGBT相比于传统的IGBT串联一个二极管的模式,具有总通态压降低、成本低、总功耗低和电路结构简单等诸多优点。自从被提出以来,RB-IGBT在结构设计和加工工艺方面不断得到改进,其性能不断提升,使得RB-IGBT拥有更为广阔的应用前景。综述了RB-IGBT的发展历程和双向耐压原理,重点阐述了不断改进的RB-IGBT结构和国际上采用的加工工艺。针对热预算、工艺难度和工艺成本等,分析了不同工艺技术的优缺点,重点探讨了工艺的实现方式。对RB-IGBT的发展趋势进行了分析和预测,认为混合隔离技术和漂移区的改进将是下一代RB-IGBT的发展方向。

具有直流故障阻断能力的逆阻型混合子模块拓扑

柔性直流输电系统发生直流侧双极短路故障是目前存在较为严重的问题。为了实现故障清除,在半桥型模块化多电平换流器(Half-bridge modular multilevel converter,HBSM-MMC)的基础上,基于逆阻型绝缘栅双晶体管(Reverse-blocking insulated gate double transistor,RB-IGBT)设计了具有故障阻断能力的逆阻型混合子模块拓扑结构(Reverse-blocking hybrid submodule,RBHSM)。然后在此基础上,分析了RBHSM的故障电流阻断机理,推导了故障电流解析表达式。在故障闭锁阶段,子模块中所有电容均串入回路,始终提供2UC的反电动势实现故障电流阻断。最后,以该子模块拓扑为例,在PSCAD/EMTDC软件中搭建RBHSM-MMC仿真模型,验证了所提子模块拓扑的正确性。仿真结果表明,所提出的新型子模块拓扑结构能够迅速实现故障电流的阻断,且在故障阻断过程中始终提供2UC的反电动势。

矩阵式变换器改善智能建筑电能质量的研究

矩阵式变换器是直接交-交变换装置,没有中间大容量直流储能环节、功率密度高、体积小、重量轻,可获得和输入交流电压同频且相位可控的输入电流和负载所需的电流波形,谐波分量小,使用寿命长,能忍受高温、粉尘等恶劣运行环境。本文分析了矩阵式变换器用于智能建筑的可能性,在基于RB-IGBT构成的三相/三相矩阵式变换器-异步电动机系统上,实验验证了系统在不同工况下的输入输出电流均可调制为正弦波,输入输出电流谐波分量减少,用于智能建筑可改善电能质量,达到节能效果。