中高壓大功率IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路及應(yīng)用研究.pdf

1、目前，以IGBT為核心的變換器在工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、新能源發(fā)電、電力傳輸、電能變換、電能質(zhì)量控制和無(wú)功補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在中等及大功率應(yīng)用中逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路的性能直接影響著IGBT的性能和變換器系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
　　本文在詳細(xì)分析了IGBT的工作原理基礎(chǔ)上，對(duì)中高壓大功率IGBT的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的常用技術(shù)進(jìn)行了分析、比較和總結(jié);針對(duì)驅(qū)動(dòng)峰值電流不夠、驅(qū)動(dòng)功率不足的問(wèn)題，分析了常規(guī)方法即驅(qū)動(dòng)器外加推挽放大電路和隔離電源

2、的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍之后，提出了驅(qū)動(dòng)器雙通道并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案，來(lái)提供雙倍的驅(qū)動(dòng)功率和驅(qū)動(dòng)峰值電流，增加驅(qū)動(dòng)能力，并通過(guò)Pspice仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該思路的正確性;采用驅(qū)動(dòng)器雙通道并聯(lián)設(shè)計(jì)了一種正在開(kāi)發(fā)的3300V/3000A整晶圓特大容量IGBT驅(qū)動(dòng)電路，還設(shè)計(jì)了dv/dt、過(guò)壓、短路保護(hù)電路，避免整晶圓特大容量IGBT失效;同時(shí)對(duì)矩陣變換器系統(tǒng)中雙向功率模塊的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路進(jìn)行分析、總結(jié)和設(shè)計(jì)。主要工作如下:
　　首先，介紹了IG

3、BT的結(jié)構(gòu)、模型、靜態(tài)特性，結(jié)合理論公式詳細(xì)的分析了開(kāi)關(guān)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT開(kāi)關(guān)特性的影響;通過(guò)對(duì)安全工作區(qū)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，分析了IGBT的失效機(jī)理。
　　其次，在深入研究IGBT門極驅(qū)動(dòng)基本要求的基礎(chǔ)上，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路各部分的基本原理、常用的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了分析、比較和總結(jié);針對(duì)中高壓大功率IGBT驅(qū)動(dòng)的特殊要求，通過(guò)比較研究提出了采用2SC0535雙通道并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方案來(lái)設(shè)計(jì)整晶圓特大容量高壓IGBT驅(qū)動(dòng)電路，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)

4、方法的正確性。
　　再次，詳細(xì)的分析了中高壓大功率IGBT保護(hù)電路的設(shè)計(jì)要求，總結(jié)了dv/dt、過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)電路常用設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍;在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種較為完整的整晶圓特大容量高壓IGBT保護(hù)電路，測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的合理性。
　　最后，對(duì)基于IGBT的矩陣變換器雙向功率模塊進(jìn)行了分類，在總結(jié)各自特點(diǎn)及其驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)RB-IGBT反并聯(lián)組合形式的雙向開(kāi)關(guān)，在采用常規(guī)的高壓快速恢復(fù)