自20世纪80年代以来，以IGBT为代表的双极型复合器件的迅速发展，使得电力电子器件沿着高电压、大电流、高频化、模块化的方向发展，逆变技术日趋大容量化、高性能化，这使得采用大功率逆变电源作为舰船的主要供电电源成为可能。以igBT为主开关件的船大功逆变电源设计中，由于 KBт开关频率、开关速度的提高以及容量的提升（目前3 300 V-1 500 A的 KBT模块已投入实际应用），流经KBT的电流迅速变化，主电路母线的分布电感产生的瞬时电压尖峰会施加在KBT两端，如果处理不当，会使KBT的开关工作轨迹超出器件的SOA（Safe Operation Area安全工作区域），从而对逆变电源的正常运行构成威胁"1.本文对大功率逆变电源KBT关断时产生电压尖峰的机理进行了说明，并对影响关断电压尖峰的主要因素进行了分析。通过应用叠层复合母排降低了主电路母线的分布电感，通过设计合适的吸收电路改善了开关轨迹，从而抑制关断电压尖峰，使大功率逆变电源的开关器件运行在可靠的工作范围内。
上传时间： 2022-06-21
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本文以感应加热电源为研究对象，阐述了感应加热电源的基本原理及其发展趋势。对感应加热电源常用的两种拓扑结构-电流型逆变器和电压型逆变器做了比较分析，并分析了感应加热电源的各种调功方式。在对比几种功率调节方式的基础上，得出在整流侧调功有利于高频感应加热电源频率和功率的提高的结论，选择了不控整流加软斩波器调功的感应加热电源作为研究对象，针对传统硬斩波调功式感应加热电源功率损耗大的缺点，采用软斩波调功方式，设计了一种零电流开关准诺振变换器ZCS-QRCs（Zero-current-switching-Quasi-resonant）倍频式串联 振高频感应加热电源。介绍了该软斩波调功器的组成结构及其工作原理，通过仿真和实验的方法研究了该软斩波器的性能，从而得出该软斩波器非常适合大功率高频感应加热电源应用场合的结论。同时设计了功率闭环控制系统和PI功率调节器，将感应加热电源的功率控制问题转化为Buck斩波器的电压控制问题。针对目前IGBT器件频率较低的实际情况，本文提出了一种新的逆变拓扑-通过IGBT的并联来实现倍频，从而在保证感应加热电源大功率的前提下提高了其工作频率，并在分析其工作原理的基础上进行了仿真，验证了理论分析的正确性，达到了预期的效果。另外，本文还设计了数字锁相环（DPLL），使逆变器始终保持在功率因数近似为1的状态下工作，实现电源的高效运行。最后，分析并设计了1GBT的缓冲吸收电路。本文第五章设计了一台150kHz，10KW的倍频式感应加热电源实验样机，其中斩波器频率为20kHz，逆变器工作频率为150kHz（每个IGBT工作频率为75kHz），控制孩心采用TI公司的TMS320F2812 DSP控制芯片，简化了系统结构。实验结果表明，该倍频式感应加热电源实现了斩波器和逆变器功率器件的软开关，有效的减小了开关损耗，并实现了数字化，提高了整机效率。文章给出了整机的结构设计，直流斩波部分控制框图，逆变控制框图，驱动电路的设计和保护电路的设计。同时，给出了关键电路的仿真和实验波形。
上传时间： 2022-06-22
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IGBT关断电压尖峰是其中的主要问题，解决它的最有效方法是采用叠层母线连接器件。针对二极管籍位型三电平拓扑两个基本强追换流回路，本文用ANSOFT Q3D软件比较研究了三类适用于多层母线排的叠层方案，并提出了一种新颖的叠层母线分组连接结构，结合特殊设计的吸收电容布局，减小了各IGBT模块的关断过冲，省去阻容吸收电路，并优化了高频电流在不同电容间的分布，抑制电解电容发热。通过理论计算与仿真两种方式计算该设计方案的杂散电感，并用实验加以证实。本文还设计了大面积一体化水冷散热器，表面可以贴装15个功率器件和若干传感器和平衡电阻，采用水冷方式以迅速带走满载运行时开关器件的损耗发热，并能达到结构紧凑和防爆的效果。在散热器内部设计了细槽水道结构以避开100多个定位螺孔，同时可以获得更大的热交换面积。本文分析了SCALE驱动芯片的两类器件级短路保护原理，并设计了针对两类保护动作的阈值测试实验，以确保每个器件在安全范围内工作；设计了系统控制和三类系统级保护电路：驱动板和控制板的布局布线经过合理安排能在较强的电磁干扰下正常工作。论文最后，在电抗器、电阻器、异步感应电机等不同类型、各功率等级负载下，对变流模块进行了测试，并解决了直流中点电压平衡问题。各实验证实了设计理论并体现了良好的应用效果。
上传时间： 2022-06-22
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全数字化焊机系统的主电路采用能输出较大功率的IGBT全侨式逆变结构，控制系统采用DSP（TMS320LF2407A）和单片机（C8051F020）构成的主从式控制结构，其中DSP为控制系统的核心，主要完成焊接实时参数的采集、PI运算和PWM波形的产生：单片机对整个控制系统进行管理，可以实现对人机交互系统（包括键盘和显示）、送丝电机和一些开关量的控制以及与PC机通讯等功能。此外，单片机与DSP之间采用串行通信方式进行信息交换。本文还对送丝电机控制电路和一些辅助控制电路进行了必要的设计.在控制系统软件设计中采用了模块化的程序设计思想。在规划出整个主程序流程的基础上，把整个程序分为多个结构简单、功能明确的子程序来设计，从而大大降低了系统软件设计的复杂性，同时也使程序结构清晰、简单易懂。在主电路和控制电路的设计中，采用了线性光耦、霍尔传感器等多项隔离措施，并设计了相应的焊机保护电路，同时还采用了必要的软硬件抗干扰措施，从而保证了全数字化焊机系统工作的稳定性和可靠性.通过对控制电路的各个功能模块进行软、硬件调试表明，该焊机系统响应速度快，电路简单可靠，系统软件较高效、可移植性好，且系统抗干扰能力强，基本达到了本设计的要求。最后，在对本文做简要总结的基础上，对于本焊机的进一步完善工作提出了建议，为全数字化焊机控制系统今后更加深入的研究奠定了良好的基础。关键词：数字化焊机：控制系统：逆变技术；DSP：单片机：人机交互系统
上传时间： 2022-06-22
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在UPS中使用的功率器件有双极型功率品体管、功率 MOSFET、可控硅和IGBT IGBT既有功率MOSFET 易于驱动，控制简单、开关频率高的优点，又有功率品体管的导通电压低，通态电流大的优点、使用 IGBT成为UPS功率设计的首选，只有对 IGBT的特性充分了解和对电路进行可靠性设计，才能发挥 IGBT的优点。本文介绍UPS中的IGBT的应用情况和使用中的注意事项。2.IGBT在UPS中的应用情况绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种MOSFET 与双极晶体管复合的器件。据东芝公司资料，1200V/100A 的IGBT的导通电阻是同一耐压规格的功率 MOSFET 的1/10，而开关时间是同规格 GTR的1/10。由于这些优点，IGBT广泛应用于不间断电源系统（UPS）的设计中。这种使用 IGBT的在线式UPS具有效率高，抗冲击能力强、可靠性高的显著优点。UPS主要有后备式、在线互动式和在线式三种结构。在线式 UPS以其可靠性高，输出电压稳定，无中断时间等显著优点，广泛用于通信系统、税务、金融、证券、电力、铁路、民航、政府机关的机房中。本文以在线式为介绍对象，UPS中的1GBT的应用。
上传时间： 2022-06-22
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1前言莱钢型钢厂大型生产线传动系统采用西门子SIMOVERT MASTER系列PWM交-直-交电压型变频器供电，变频器采用公共直流母线式结构；冷床传输链采用4台电机单独传动，每台电机分别由独立的逆变单元控制，逆变单元的控制方式为无速度编码器的矢量控制，相互之间依靠速度给定的同时性保持同步。自2005年投入生产以来，冷床传输链运行较为稳定，但2007年2月以后，冷床传输链逆变单元频繁出现绝缘栅双极型晶体管（Insolated Gate Bipolar Transistor，IGBT）损坏现象，具体故障情况统计见表1由表1可知，冷床传输链4台逆变器都出现过IGBT损坏的现象，故障代码是F025和F0272原因分析1）IGBT损坏一般是由于输出短路或接地等外部原因造成。但从实际情况上看，检查输出电缆及电机等外部条件没有问题，并且更换新的IGBT后，系统可以立即正常运行，从而排除了输出短路或接地等外部条件造成IGBT损坏。2）IGBT存在过压。该系统采用公共直流母线控制方式，制动电阻直接挂接于直流母线上，当逆变单元的反馈能量使直流母线电压超过DC 715 V时，制动单元动作，进行能耗制动；此外挂接于该直流母线上的其他逆变单元并没有出现IGBT损坏的现象，因此不是由于制动反馈过压造成IGBT烧坏。3）由于负荷分配不均造成出力大的IGBT损坏。从实际运行波形上看，负荷分配相对较为均匀，相互差别仅为2%左右，应该不会造成IGBT损坏。此外，4只逆变单元都出现了IGBT损坏现象，如果是由于负荷分配不均造成，应该出力大的逆变单元IGBT总是烧坏，因此排除由于负荷分配不均造成IGBT损坏。4）逆变单元容量选择不合适，装置容量偏小造成长期过流运行，从而导致IGBT烧毁。逆变单元型号及电机参数：额定功率90kw，额定电流186A，负载电流169 A，短时电流254 A，中间同路额定电流221 A，电源电流205 A，电机功率110kw，电机额定电流205 A，电机正常运行时的电流及转矩波形如图1所示。
上传时间： 2022-06-22
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固态电源的基本任务是安全、可靠地为负载提供所需的电能。对电子设备而言，电源是其核心部件。负载除要求电源能供应高质量的输出电压外，还对供电系统的可靠性等提出更高的要求IGBT是一种目前被广泛使用的具有自关断能力的器件，开关频率高，广泛应用于各类固态电源中。但如果控制不当，它很容易损坏。一般认为IGBT损坏的主要原因有两种：一是IGBT退出饱和区而进入了放大区，使得开关损耗增大；二是IGBT发生短路，产生很大的瞬态电流，从而使IGBT损坏。IGBT的保护通常采用快速自保护的办法，即当故障发生时，关断ICBT驱动电路，在驱动电路中实现退饱和保护；或者当发生短路时，快速地关断IGBT，根据监测对象的不同，ICBT的短路保护可分为U，监测法或U..监测法，二者原理基本相似，都是利用集电极电流1e升高时U，或U.也会升高这一现象。当U2或U..超过UtU.就自动关断IGBT的驱动电路。由于U，在发生故障时基本不变，而U.的变化较大，并且当退饱和发生时，U.变化也小，难以掌握，因而在实践中一般采用U.监测技术来对ICBT进行保护。本文研究的IGBT保护电路，是通过对IGBT导通时的管压降U.进行监测来实现对IGBT的保护。
上传时间： 2022-06-22
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IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）绝缘栅双极型品体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFEt高输入阻抗和GT的低导通压降两方面的优点。IGB综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。成为功率半导体器件发展的主流，广泛应用于风电、光伏、电动汽车、智能电网等行业中。在电动汽车行业中，电机控制器、辅助动力系统，电动空调中，IGBT有着广泛的使用，大功率IGB多应用于电机控制器中，由于电动汽车电机控制器工作环境干扰比较大，IGBT的门极分布电容及实际开关中存在的米勒效应等寄生参数的直接影响到驱动电路的可靠性1电机控制器在使用过程中，在过流、短路和过压的情况下要对1GBT实行比较完善的保护。过流会引起电机控制器的温度上升，可通过温度传感器来进行检测，并由相应的电路来实现保护；过压一般发生在IGBT关断时，较大的di/dt会在寄生电感上产生了较高的电压，可通过采用缓冲电路来钳制，或者适当降低开关速率。短路故障发生后瞬时就会产生极大的电流，很快就会损坏1GBT，主控制板的过流保护根本来不及，必须由硬件电路控制驱动电路瞬间加以保护。因此驱动器的设计过程中，保护功能设计得是否完善，对系统的安全运行尤其重要。
上传时间： 2022-06-22
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IGBT是MOSFET和GTR的复合器件，它具有开关速度快、热稳定性好、驱动功率小和驱动电路简单的特点，又具有通态压降小、耐压高和承受电流大等优点.IGBT作为主流的功率输出器件，特别是在大功率的场合，已经被广泛的应用于各个领域。本文在介绍了1GBT结构、工作特性的基础上，针对风电变流器实验平台和岸电电源的实际应用，选择了各自的IGBT模块。然后对IGBT的驱动电路进行了深入地研究，详细地说明了IGBT对栅极驱动的一些特殊要求及应该满足的条件。接着对三种典型的驱动模块进行了分析，同时分别针对风电变流器实验平台和岸电电源，设计了三菱的M57962AL和Concept的2SD315A驱动模块的外围驱动电路。对于大功率的设备，电路中经常会遇到过流、过压、过温的问题，因此必要的保护措施是必不可少的。针对上述问题，本文分析了出现各种状况的原因，并给出了各自的解决方案：采用分散式和集中式过流保护相结合的方法实现过电流保护；采用缓存吸收电路及采样检测电路以防止过电压的出现；通过选择正确的散热器及利用铂电阻的特性来实施检测温度，从而使电路能够更好地可靠运行。同时，为了满足今后1.5MW风电变流器和试验电源等更大功率设备的需求，在性价比上更倾向于采用IGBT模块串、并联的方式来取代高耐压、大电流的单管1GBT.本文就同一桥臂的IGBT串联不均压，并联不均流的问题进行了阐述，并给出了相应的解决方案。最后针对上述的不平衡情形，采用PSpice对其进行仿真模拟，并通过加入均压、均流电路后的仿真结果，有效地说明了电路的可行性。
上传时间： 2022-06-22
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IGBT驱动适配板的原理图
标签： igbt
上传时间： 2022-06-22
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