【摘 要】
：
绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)作为电力电子系统的核心器件,广泛应用于新能源发电、轨道机车牵引、电动汽车驱动以及航空航天等重要领域.栅氧层作为IGBT中相对薄弱的环节,如何准确地预测IGBT栅氧层老化状态成为学术界和工业界的研究热点.首先,分析IGBT栅氧层老化机理以及栅氧层老化对IGBT关断过程的影响,提出关断延迟时间td(off)作为IGBT栅氧层老化状态的状态参数.其次,建立IGBT栅氧层老化仿真模型,并对td(off)表征IGBT栅氧
【机 构】
：
上海大学机电工程与自动化学院,上海 200444;国网浙江省温州市供电公司,温州 325002
论文部分内容阅读
绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)作为电力电子系统的核心器件,广泛应用于新能源发电、轨道机车牵引、电动汽车驱动以及航空航天等重要领域.栅氧层作为IGBT中相对薄弱的环节,如何准确地预测IGBT栅氧层老化状态成为学术界和工业界的研究热点.首先,分析IGBT栅氧层老化机理以及栅氧层老化对IGBT关断过程的影响,提出关断延迟时间td(off)作为IGBT栅氧层老化状态的状态参数.其次,建立IGBT栅氧层老化仿真模型,并对td(off)表征IGBT栅氧层老化状态进行仿真分析.最后,搭建了双脉冲实验平台,获得了栅氧层老化影响IGBT功率模块相关电气参数的实验结果,并与仿真结果进行了比较验证.实验结果证明td(off)可以有效地表征IGBT栅氧层老化状态.该研究对电力电子器件和装置的运行维护与状态预测具有重要的应用价值.
其他文献
传统直流系统的稳定性判据建立在明确区分源荷变换器的基础上.在储能单元加入后储能变换器将在源荷的角色间来回切换,这一特点对系统的稳定性判据提出了新的挑战.首先,建立多源系统稳定性模型,分别以传统阻抗比判据中右极点存在的数目与源荷变换器不对等的地位对多源系统中潜藏的不稳定区域进行了溯源.然后,构造出能解决该问题的源荷对等型阻抗比判据,并阐述了其特点与案例.最后,参照所提出的新判据及特征值法,描绘出了直流分布式系统中传统判据判断失准的区域.通过实验和建模,从时域、奈奎斯特曲线和零极点分布3个角度验证了所提判据的
车载充电机和低压输出DC/DC进行集成化设计是近年来的研究热点,实现方式上可分为物理集成和磁集成,其中后者因拓扑简洁、系统集成度高,对提高功率密度和降低成本贡献度大而备受关注.然而,在实际应用中磁集成的方法也面临着挑战,即:由于3个端口在磁路上的强耦合造成了输出功率的非自由调节性,必须采用新的控制策略或拓扑结构来实现3个端口的解耦.为此,在对比分析相关文献的基础上,结合基于延时控制的双向谐振型DC/DC的控制,提出一种磁集成双向三端口电路拓扑的解耦实现方法,同时考虑到车辆运行特点,给出了不同应用场景下的控
基于二极管-电容倍压单元,提出了一种新型高增益升压变换器.该拓扑在实现高增益的同时可以避免使用极大的占空比,并且可有效地降低开关管和二极管的电压应力.分析了变换器的工作原理,推导了变换器工作在连续导电模式CCM(continuous conduction mode)和断续导电模式DCM(discontinuous conduction mode)下的电压增益、开关器件的电压应力和电感电流纹波.与传统的Boost变换器相比,CCM状态下所提变换器的电压增益是其(5-D)倍,电感电流纹波近似减小为原来的一半.
针对储能变流器中高效隔离型DC-DC变换器的应用需求,首先,分析了储能变流器高电压输入、宽电压输出及大功率的特点,着重比较分析了LLC/CLLC变换器实现宽电压调节范围、高压大电流输出的方法,并介绍了其软启动控制技术.然后,对比LLC变换器分析了CLLC变换器的特点,探讨其应用于高压大电流变流器所面临的问题.最后,介绍了2种拓扑在储能中的应用.谐振变换器是实现储能变流器DC-DC环节高效能量传输的有效途径,大功率LLC谐振技术相对CLLC更加成熟.随着大功率谐振技术的发展,LLC/CLLC谐振变换器将在高
针对光伏发电系统中的五电平中点有源箝位型逆变器进行研究,分析并抑制了三类引起低压器件过电压的问题.首先,通过引入吸收电容,抑制换流回路过长引起的高关断应力;其次,优化动作时序抑制前级高压器件切换引起的低压器件过电压;然后,设计特殊的关机模式抑制传统驱动全封锁关机造成的过电压问题.最后,在60 kW的实验样机上验证了电压应力抑制方法的有效性.
并网逆变器作为新能源并网时的关键接口,弱电网条件下其输出阻抗和电网阻抗的交互,可能会引起10～2000 Hz宽频带振荡问题,通过分析锁相环、电流环及延时环节对阻抗特性的影响发现,锁相环和电流环是引起系统中低频振荡的主要原因,延时是引起系统高频振荡的主要原因.在考虑频率耦合的情况下,建立了并网逆变器单输入单输出SISO(single input single output)序阻抗模型,并根据不同控制环主导影响不同频段的动态,建立了中低频段(10～800 Hz)和高频段(>800 Hz)简化模型.针对不同控制
为了进一步优化耦合电感型高增益Boost变换器性能,提升电压增益,将2组倍压单元与耦合电感原边和副边结合,提出了一种耦合电感双倍压单元高增益Boost变换器.耦合电感原边与二极管-电容组成的倍压单元消除了漏感影响,抑制了电压尖峰;耦合电感副边组成桥式倍压单元,副边电流双向交替,2个电容分别储能后一起放电,提高了电压增益,缓解了二极管反向恢复的问题.主要从变换器的工作原理及稳态性能两方面进行了分析,并通过实验平台制作了一台100 W的模型进行验证,理论与实验结果相一致.
当高压直流输电系统送端换流站发生单极闭锁故障时,换流站交流侧将出现无功功率过剩,导致换流站交流侧电压骤升,进一步会引起送端电网各发电设备端电压骤升.因此,需要在送端交流侧附近加装适当的暂态无功补偿装置以提高系统的稳定性.为此,当先从运行原理、响应特性等多个角度对同步调相机和静止同步补偿器两类暂态无功补偿装置进行分析.然后,对比分析单极闭锁故障下两者在高压直流输电送端系统的应用效果.最后,结合单极闭锁故障下切除部分无功补偿装置的措施,得出同步调相机具有更强的暂态无功支撑能力和暂态电压调节能力的结论.
提出了一种磁集成组合式CUK变换器.该组合变换器由2个基本CUK变换器组合而成,同时将变换器中3个电感进行磁集成.通过对组合变换器进行模态及工作性能分析,组合变换器的电压增益是基本CUK变换器的2倍,电感磁集成后电感电流纹波显著降低.分析给出了减小电流纹波磁集成电感耦合度设计准则.仿真和实验验证了理论分析的正确性.磁集成组合式CUK变换器可以应用于光伏、燃料电池等发电系统.
介质阻挡放电产生臭氧与工作频率关系密切,臭氧的产量、浓度与产率指标往往相互背离,研究工作频率对臭氧指标的综合影响有重要意义.SPWM电源与臭氧发生器负载的等效电路及仿真结果表明SPWM输出方波的基波为正弦波,幅值10％～95％可调,频率50～2000 Hz可调,可方便地用于测试频率对臭氧产生性能的影响.搭建由145根放电单元组成的工业应用级臭氧发生器,设计单相三阶SPWM臭氧电源,试验结果表明:谐振频率点随调制度的改变、运行电压的高低会有些变化,当工作频率略低于谐振频率时,发生器性能指标较好,当工作频率大