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绝缘栅双极型晶体管(IGBT)具有电流容量大,开关频率高,驱动方式简单等优点,已经广泛应用于高压大功率场合。在直流输电领域中,电压能高达数十千伏,然而目前单管IGBT的耐压水平远远达不到高压的应用要求。IGBT串联技术就是解决该问题最简单、直接的方案,具有十分重要的理论意义和实际应用价值。 首先,本文对IGBT的基本结构进行介绍,详细阐述其工作原理和开关特性,重点分析了IGBT的动态特性和擎住效应。然后,对IGBT进行数学建模,分析其内部电流电压之间的相互关系。 其次,在获得IGBT模型的基础上,研究了各种内外部因素对串联IGBT均压效果的影响,包括了IGBT极间电容、拖尾电流、外围驱动电路和缓冲电路等等。之后,提出了有源电压控制驱动等方法解决均压不一致,并进行原理分析和参数设计。 再次,对有源电压控制的闭环驱动进行理论分析,第一步介绍IGBT在动态过程中的等效模型,结合整个驱动电路,建立传递函数;第二步介绍了IGBT开关状态中动态参数的提取方法;第三步由于IGBT在开关过程中非线性度较高,选择开关瞬间的具有代表性的工作点,用控制理论对该驱动的稳定性、动态特性进行分析;第四步通过电路仿真验证其稳定性和均压效果。之后,还对该驱动方法的损耗进行分析,并提出了优化方案。 最后,通过实验验证其过电压的限制和串联均压的效果,并从损耗,可靠性等多个角度分析比较有源电压控制方法的优缺点。