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应用于载运工具的四象限变流器对于功率密度和可靠性有更高的要求。相同封装的逆导型IGBT(RC-IGBT)较传统IGBT模块具有更低的热阻,更高的电流耐受力,利用RC-IGBT的门极控制二极管退饱和特性,还可以降低二极管导通损耗和反向恢复损耗。本文以轨道交通牵引传动系统为研究背景,将RC-IGBT应用于四象限牵引变流器,在有效提高系统的功率密度和可靠性的同时,降低了变流器系统损耗。本文重点对系统中的RC-IGBT结构和控制特性分析、四象限变流器控制策略和损耗分析等关键技术进行研究。论文首先从器件研究背景上分析RC-IGBT有很大的应用前景,研究RC-IGBT低导通压降和较小的反向恢复电流特性,提出了 RC-IGBT集成二极管门极脉冲退饱和控制,以半桥电路为例,给出了 RC-IGBT退饱和脉冲施加原理。将6.5kV RC-IGBT应用于四象限变流器,主要研究了 RC-IGBT四象限变流器系统控制方法,分析了 RC-IGBT四象限变流器工作过程,在传统的预测电流控制基础上,通过判断输入电流的方向和大小,提出了 RC-IGBT四象限变流器电流阈值退饱和控制,将输入电流和系统损耗建立关系,进一步提出损耗阈值退饱和控制。其次,提出了 RC-IGBT四象限变流器损耗的计算方法,通过仿真波形、器件数据手册和双脉冲测试数据对RC-IGBT四象限变流器和传统四象限变流器进行损耗计算对比,通过绘制不同电流阈值和不同负载电流下变流器系统总损耗三维图,得出变流器最佳工作点。然后,搭建了 RC-IGBT四象限变流器Simulink仿真模型,对比电流阈值退饱和控制下的RC-IGBT四象限变流器和传统预测电流控制下的四象限变流器的工作特性,验证改进型预测电流控制的可行性。搭建了 RC-IGBT四象限变流器实验平台,其中包括RC-IGBT四象限变流器硬件参数计算,DSP预测电流控制算法编写,CPLD退饱和控制算法编写。最后进行实验调试,分析实验波形,证明本文提出的应用于RC-IGBT四象限变流器的阈值电流退饱和控制的可行性。