随机PWM控制时IGBT的开关损耗分析

在绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块中引入随机脉宽调制(PWM)控制时,开关损耗会得到有效降低。为分析这种控制方式作用于IGBT时其开关损耗降低的原因,针对其导通和关断过程中的开关损耗状况和在IGBT模块内部的能量损耗状态以及产热特性的基础上,利用焦耳热原理对采用随机PWM技术时IGBT开关损耗会降低的过程进行了分析。对随机占空比、随机载波和随机死区3种随机PWM建立的统一的损耗数学模型进行研究。通过实验验证该分析方法能较好地表达出IGBT模块中的开关损耗的温升抑制规律,进而从焦耳热角度揭示了IGBT模块产生的开关损耗机理,表明此分析方法可应用于实际工程中。

功率变换器IGBT开关模块的传导电磁干扰预测

提出一种新的频域模块化建模方法,用于预测功率变换器中传导电磁干扰噪声源。该建模方法以绝缘栅双极晶体管开关模块为基本单元,在一定的开关条件下,建立诺顿等效电路,获得噪声电流源和噪声源阻抗,连同传播路径一起构成功率变换器系统的电磁干扰预测模型。搭建一个标准的实验平台,可以方便地控制开关条件以及提取传播路径参数。实验结果表明,该模块化模型可以精确预测整个传导干扰频段内的电磁干扰噪声。最后的非线性分析验证了该方法的有效性和通用性。

高频高变比脉冲变压器耦合固态刚管调制器

调制器输出脉冲宽度存在两种模式,输出脉冲宽度为10μs时,工作频率0～8 kHz可调,输出脉冲宽度为200 μs时,工作频率0～400 Hz可调.为了实现了调制器的小型化,初级电压设计为700 V,初级储能电容可采用高储能密度的电解电容,且可降低绝缘栅双极晶体管（IGBT）串联的风险,次级输出电压为70kV,采用变比为100的脉冲变压器.概述其各个组成部分及其工作原理,重点对IGBT固态开关的驱动、保护电路、损耗和吸收回路进行了分析讨论,并对高变比的变压器进行了理论分析.对调制器进行了实验测试,脉冲前沿2.2μs,脉冲后沿1.65 μs,过冲小于7％,脉冲顶降小于1％.

一种模块化的感应电机系统传导电磁干扰预测模型

深入研究感应电机驱动系统传导电磁干扰机理问题,对于由脉宽调制(pulse width modulation,PWM)功率变换器产生的电磁干扰源,提出将各开关状态分为2种模式,并结合负载电流的各个不同水平,建立各开关状态下的噪声源模型组合,感应电机驱动系统噪声源可根据这些组合联立获得。针对感应电机驱动系统中长线传输时电压反射现象及其造成的电机端过电压,建立长线电缆的高频传输线模型;分析感应电机绕组的高频特性,根据传输线理论,建立简化的感应电机高频等效模型。根据精确的噪声干扰源模型、长线电缆模型和电机模型,构建感应电机驱动系统“干扰源-传播路径-受扰体”的整体传导电磁干扰预测模型,实现其传导电磁干扰的有效预测。

新型高压大功率开关功率放大器的研制

文章针对大型电动振动台的需求,提出了一种新型高压大功率开关功率放大器的设计方法,采用绝缘栅双极性晶体管(IGBT)全桥逆变电路和脉宽调制(PWM)集成控制电路来实现,研制出的样机调试取得良好效果。文中还对大功率IGBT驱动电路、单极性倍频PWM调制和输出滤波器进行了详细的讨论。

功率变换器去耦电容参数选择与过电压预测

功率变换器在高速开通与关断的过程中产生的电磁干扰影响系统的正常运行,提出一种基于绝缘栅双极晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)开关模块的功率变换器电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)噪声源建模方法,可以精确的预测整个传导干扰频段内的EMI噪声。分析去耦电容对电路的影响,基于IGBT模块等效电磁干扰噪声源模型来预测功率变换器产生的过电压,通过对过电压的分析选择去耦电容的参数,整个分析体现如何应用该模型进行参数选择的过程。最后,仿真和实验表明参数选择的正确性。

基于矢量控制的光伏逆变器IGBT损耗计算

为精确计算光伏逆变器的IGBT损耗,指导系统热设计,提出了一种IGBT损耗精确计算的实用方法。以可视化的工程计算工具MathCAD为载体,基于SVPWM矢量控制原理,建立了光伏逆变器IGBT实际工作的动态电流函数,并以该电流函数为核心,建立了IGBT损耗、反并联二极管损耗与电路中电流、电压等强相关参数的准确模型,通过编辑IGBT通态饱和压降与电流的函数;IGBT开、关损耗与电流及工作电压的函数;反并联二极管通态压降与电流的函数;反并联二极管反向恢复损耗与电流等的函数;利用积分及线性插值函数求和的形式计算出IGBT及其反并联二极管的损耗。利用该精确方法与传统的经验公式分别对损耗进行计算,逆变器IGBT温升试验结果与经验公式计算结果有一定的差异,与计算方法结果完全一致。结果表明,建立在IGBT及反并联二极管实际开关动作的损耗计算,在工程上等效于真实的工况,可以精确反应IGBT的损耗。

变频调速应用技术(一) 第一讲 百年期待盼变频(上)

变频器进入实用阶段,比发明异步电动机晚了近百年。本文从分析其原因入手,讲述了影响实施变频调速的主要问题。进而介绍了变频同时还必须变压的原理,以及正弦脉宽凋制的具体实施方法。

100A/1200V Si/SiC混合模块对比研究(英文)

采取对比的方法将Si IGBT/Si FRD模块与Si IGBT/SiC SBD模块静态及动态特性进行了测量与分析。测试表明,将Si IGBT模块中Si FRD替换为SiC SBD后开关损耗减小明显,提升效率的同时可大大提高功率模块的工作频率,降低系统体积。为了解释Si IGBT/SiC SBD混合模块开通过程中电流电压振荡现象,本文对模块开通与关断过程中电流的流通路径进行了对比,用以解释产生开通振荡的原因。分析中发现,开通振荡主要来自于模块封装杂散电感与IGBT输出电容及SiC SBD结电容产生的LC谐振。SiC SBD由于结电容较大而导致开通振荡较为明显。因此,为了提高SiC器件系统的可靠性,需要找到一种低电感封装技术,满足SiC器件封装要求。

2MW风电变桨伺服驱动器IGBT损耗计算及散热系统设计

提出了一种比较准确且实用的计算IGBT模块通态损耗和开关损耗的可行方法,在计算出IGBT模块损耗后,利用热阻等效电路法推导得出了IGBT模块及散热器各点温度的计算公式,并给出了散热器热阻的经验计算公式。在此基础上设计了一款2 MW风电变桨伺服驱动器的散热系统,建立了实验电路,并测量了散热器的实际工作温度,与计算结果进行对比,从而证明了设计的合理性。

用于ZVZCS逆变电焊机的高频IGBT模块

介绍了一种逆变电焊机用高频IGBT模块,并详细讲解了IGBT硅片和低电感封装技术。该模块的典型应用是零电压零电流开关(Zero-voltage and Zero-current Switching,简称ZVZCS)逆变电焊机。介绍了ZVZCS逆变电焊机的电路拓扑结构。最后,通过实验证明采用该模块的ZVZCS逆变电焊机性能优异。

基于空间矢量脉冲宽度调制优化算法的集成电驱效率提升

以某纯电动汽车集成电驱系统为研究对象,为提升纯电动汽车续驶里程,综合分析集成电驱系统效率提升方法,针对当前较少研究的电机控制器领域,文章建立绝缘栅双极型晶体管功率损耗模型,提出基于空间矢量脉冲宽度调制的变开关频率优化算法。仿真结果表明,变开关频率优化算法相比固频算法开关损耗可降低49.46%~50%,进一步台架试验及整车续航测试结果表明,优化后电驱系统在中国轻型汽车行驶工况下的驱动综合效率提升了1.04%,整车续航里程提升了25.86km,为集成电驱系统效率提升及其电动汽车续航里程提升提供理论与实践参考。