大功率IGBT驱动技术研究

大功率IGBT驱动技术研究

一、大功率IGBT驱动技术的研究(论文文献综述)

魏子人[1](2021)在《大功率IGBT模块过压抑制和短路保护研究》文中研究说明

李云涛[2](2021)在《大功率IGBT驱动及过压抑制研究》文中研究说明IGBT的驱动保护电路作为电力电子功率主电路与控制电路的桥梁,其性能直接影响IGBT的工作状态。在高频大容量工作环境中,IGBT在关断时,集-射极两端将感应出过电压,如果不加以限制,甚至可能超过其最大能够承受的集-射极电压,将IGBT直接击穿;如果在发生短路或过载时,未能及时发现故障,电流将持续增加,会对其造成不可逆转的热击穿。因此研究IGBT的驱动保护电路具有重大意义。本文详细分析了IGBT的结构、工作原理、工作特性以及IGBT产生过电压的原因,并通过SABER软件对现有的IGBT过压保护技术进行仿真分析,对比总结各自优劣势。详细分析传统动态电压上升控制电路的工作原理和时序,并通过仿真分析关键参数对传统动态电压上升控制电路影响。建立IGBT小信号模型和传递函数,提出了一种基于复合管结构可改变增益的电流放大电路,替代原电路的电流放大电路,弥补原电路增益不可调,并且使用MOS管作为信号放大电路容易饱和的缺点。对本文提出的方案进行仿真验证,通过仿真不断调整各个相关参数,达到预期效果。仿真结果表明新型动态电压上升控制电路通过改变IGBT关断时刻集电极UCE的上升斜率,控制IGBT微导通电压来使IGBT关断过电压得到抑制。基于其原理和仿真结果,对新型动态电压上升控制硬件电路进行设计和开发,搭建单脉冲实验平台,在实验中不断调试最终达到预期效果。仿真和实验结果表明,新型动态电压上升控制电路在IGBT关断时确实改变了UCE上升斜率,降低了集电极电流IC下降速率,保证IGBT安全运行,并且电压尖峰超调量相较传统动态电压上升电路提升了30%左右,提升了电路工作的稳定性;同时在关断瞬间能够有效抑制震荡,提升电路的可靠性。

王晨苑[3](2021)在《基于温敏电参数的高压大功率IGBT模块可靠性评估方法》文中指出绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)是功率变流器中的核心器件,也是故障率最高的元器件,其可靠性是电力电子领域中的重要问题。IGBT模块失效主要是由焊料层疲劳或键合线脱落引起的。为提高功率变流器使用寿命,IGBT模块可靠性研究成为了国内外研究热点。本文对基于温敏电参数的高压大功率IGBT模块可靠性评估方法展开了相关研究,主要内容包括:首先,阐述了IGBT模块的封装结构、热量传递方式及失效机理。根据多芯片并联IGBT模块的结构特点,分析了其老化失效特性,选取栅极动态特性、栅极—发射极导通前电压VGE(pre-on)、模块跨导gm用于IGBT模块可靠性评估。然后,从栅极—发射极等效RLC电路出发,根据IGBT栅极电压VGE和栅极电流i G与内部本征寄生元件RLC的关系,建立了栅极动态特性可靠性模型。选定栅极电压VGE轨迹中的导通前电压VGE(pre-on)用作IGBT芯片故障的TSEP,建立了栅极—发射极导通前电压可靠性模型。根据IGBT模块的传输特性曲线定义模块跨导,详细分析了模块跨导与IGBT模块键合线等效电阻及结温波动的关系,建立了模块跨导可靠性模型。其次,根据上述IGBT模块可靠性模型,在测试电路中对DIM800NSM33-F型号的IGBT模块进行不同数目IGBT芯片故障测试和键合线故障测试,在低压栅极侧测量栅极电流i G和栅极—发射极电压u GE以及集电极电流i C。在基于栅极动态特性的可靠性模型中,不同健康状态下栅极电流和电压波形有所差异。在基于栅极—发射极导通前电压的可靠性模型中,采用固定延迟时间测量VGE(pre-on),并对外部栅极电阻RG(ext)和栅极驱动器电源电压VGG发生微小变化情况进行了测试,验证了VGE(pre-on)抗干扰性能。在基于模块跨导的可靠性模型中,根据测试所得传输特性曲线并计算其模块跨导值。为避免模块跨导的温度依赖性掩盖其故障特征或降低其准确性,对模块跨导gm进行了温度校正,排除了温度的影响。经过温度校正后的模块跨导能有效监测IGBT模块中的芯片故障和键合线故障。最后,提出了一种IGBT模块可靠性综合评估方法。采用相关系数表征IGBT模块健康度,选取栅极电流、栅极电压和传输特性曲线为特征向量,计算不同故障状态下的相关系数ρ得到IGBT模块的健康度。定义模块可靠性综合指标α,设定门槛值αset,根据模块可靠性综合指标α评估IGBT模块可靠性,以便及时更换新的IGBT模块,保证整个电力电子装置和系统的安全运行。

谢佳明[4](2021)在《超高频、低延时、大功率IGBT驱动模块》文中研究说明绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率开关器件兼具双极结型晶体管(BJT)及金属-氧化层半导体场效应晶体管(MOSFET)的特性,使其具有较高输入阻抗,较低导通阻抗,同时具备较好的高频开关特性,适用于高压大电流的工作状态,目前在交流电机、开关电源、高铁、新能源汽车及照明等电路中运用广泛。目前IGBT主流工作频率为几十k Hz,极少存在1MHz。但是IGBT运用场合不断朝着电压等级更高、功率更大、频率更高的目标发展。为了达到这一目标,一方面从IGBT本身出发,通过新材料应用及新技术更新迭代,增大IGBT耐压等级、功率等级和减小其等效输入电容大小,但限于硅基材料的物理极限,创新成果缓慢。另一方面则是通过设计一款合适的IGBT驱动模块,使其拥有强大的驱动能力及抗干扰性,驱动IGBT在超高频、大功率工作状态下稳定工作,因此设计一款优秀的驱动模块是目前使IGBT工作频率达1MHz最为可行的方法。本文设计了一款超高频、低延时、大功率IGBT驱动模块。将外接输入信号通过数字隔离器SI8621BC进行波形的整形及隔离,由SI8621BC输出的信号输入至优化后的不对称式图腾柱电路,对信号进行电平位移及功率放大,提升驱动能力及减小延时,将此驱动信号通过优化的驱动回路参数,减小IGBT关断瞬间驱动波形的振荡,最后再传输至IGBT的栅极端,由此控制IGBT的工作状态。同时对驱动模块的电源系统进行合理的电源滤波处理,提高电源完整性,通过PCB多层板的合理布局优化模块整体电磁兼容特性,使模块的抗干扰能力得以提升,提高IGBT的使用安全性。利用仿真验证了本文提出优化的不对称式图腾柱电路对信号电平位移及功率放大,以及优化的驱动回路参数对提高驱动功率和减小IGBT关断瞬间驱动波形振荡的可行性。在实测中利用本文所设计的驱动模块驱动FS75R12KT3模块中IGBT单管,主电路负载采用0.25Ω大功率电阻,驱动模块在外接一路市电电源(220V,50Hz),以及一路+5V电源情况下,实测得驱动模块性能指标为:模块输入信号为0V~5V的方波,模块输出0V~12V的方波驱动信号,当IGBT主电路输入功率达500W时,IGBT的开通波形上升沿时间约为56ns,关断波形下降沿时间约为100ns,驱动频率高达1MHz,且驱动信号从数字隔离器传输至IGBT输入端延时为10ns,驱动模块及IGBT主电路长期稳定工作。

孟昭亮[5](2020)在《基于集成分流器的大功率IPM关键技术研究》文中研究说明功率半导体器件是电力设备和系统工作的基础,其安全性、稳定性和可靠性对电力装置和系统的稳定性影响很大。硅基IGBTIPM作为功率模块的代表,以高集成度和高功率密度被市场认可,并得到广泛应用。在IPM关键技术中,除了芯片技术和封装制造技术,驱动技术和短路保护技术都直接影响着IPM的稳定性和可靠性,因此对大功率IPM的驱动保护技术研究具有重要意义。本文对IPM模块结构及驱动保护技术进行研究,主要工作和创新性成果如下:1.为了解决大功率IPM采用的VCE退饱和短路检测方法存在检测消隐时间问题,本文提出了一种在IPM内部Direct Bonded Copper(DBC)上集成分流器的方案,从而实现无消隐时间的快速短路检测。分流器集成在IGBT芯片的发射极E端,通过测量分流器两端的电压,就可以精准测量IC。然而分流器集成到IPM模块内部,会带来寄生参数和产生热量。为了研究分流器的功率损耗情况和对模块工作温度的影响,首先对集成分流器的IPM功率单元的功耗进行了分析,给出了对应的功耗计算方法;然后根据热力学理论,建立了 Cauer热网络模型,给出了功率单元热阻计算方法;最后使用有限元法对模块功率单元进行布局研究,通过仿真发现交错式布局热分布均匀,芯片之间热耦合降低,模块热应力减小,从而验证了方案的可行性。2.针对模块驱动策略优化难问题,本文提出了一种基于思维进化算法优化的反向传播神经网络预测大功率IGBT最优驱动策略的方法,实现IGBT模块驱动参数的智能优化。建立了神经网络预测模型去预测IGBT可变栅极电阻主动栅极驱动器的开通和关断驱动策略。利用思维进化算法对神经网络的权值和偏差进行优化,从而得到最优的权值和偏差。为了验证本文提出的驱动策略预测方法的有效性和通用性,以4500V/900A的IGBT模块为例进行验证。与传统的栅极驱动器相比,预测的驱动策略使开通能量损耗、开通时间、电流过冲、综合评价方法、开启延迟时间和拖尾电压持续时间分别降低了59.31%、46.38%、36.99%、65.65%、1.9μs、2.9μs。3.针对IGBT驱动器设计中存在的开关损耗和电压电流过冲折衷问题以及驱动效果评价方法不统一问题,本文提出一种以开关时间作为约束条件的开关损耗和过冲量同时优化方法,并提出一种五坐标雷达图驱动效果评价方法。该优化方法以开关时间作为约束条件,在不增加开关时间的情况下,使得开关损耗和过冲都变小,从而解决了开关损耗和过冲之间的折衷问题。本文以开关损耗、开关过冲、开关时间、开关延时和电流电压变化率这五种参数制定了五坐标雷达图驱动效果评价方法,以传统驱动器驱动效果为评价标准。根据评价方法,驱动效果的五种参数都优于传统方法的策略,被称为好的驱动策略,从而为驱动策略预测模型提供了一种驱动效果评价方法。4.针对IPM短路保护问题,本文设计了内部集成分流器的大功率IPM短路保护电路,实现了无消隐时间的快速短路检测。试制了 1700V/150A型IPM样品,实验结果表明,集成分流器法的效果明显优于VCE退饱和法。所提出的方法分别只需要380ns和1.4us来检测一类和二类短路故障。一类和二类短路的短路承受时间分别只有2.06μs和0.62μs。此外,与VCE退饱和法相比,一类和二类短路的短路能量损耗分别降低了 66%和64.3%。综上所述,本文提出的驱动策略预测方法可以用于指导大功率IGBT和IPM模块驱动器的驱动策略制定。集成分流器的短路故障检测方法很好的解决了 IPM短路检测具有消隐时间问题,取得了良好的短路保护效果。

文阳[6](2020)在《SiC MOSFET模块驱动保护电路研究》文中提出随着电力电子技术的飞速发展,以硅(Si)材料为基础的功率器件性能难以满足日益增长的技术需求。凭借着碳化硅(SiC)材料优良的特性,碳化硅金属氧化物半导体结构场效应晶体管(SiC MOSFET)在高频、高压、高温以及大电流电力电子应用中具有显着的优势。然而,较高的开关速度所带来的电气应力、开关振荡以及EMI问题,较弱的短路承受能力以及大功率应用中多管并联所导致的并联均流等问题都给SiC MOSFET模块的广泛应用带来了严重阻碍。为了解决上述问题,本文从SiC MOSFET模块建模、驱动电路技术、保护电路技术以及并联均流技术四个方面入手开展理论与实验研究工作。主要研究内容和成果如下:1.提出了一种SiC MOSFET行为模型参数校正方法。首先,对SiC MOSFET行为模型暂态精度影响因素进行了理论与仿真分析。通过分析发现,影响SiC MOSFET行为模型暂态精度的参数按照敏感性依次为CGD、CGS、VGS,th、RG,int、gm、CDS和CDj。在此基础上,提出一种SiC MOSFET行为模型参数校正方法。最后,在SABER仿真软件中,在不同栅极电阻、工作温度、开关电流、母线电压和外加栅极电容条件下进行了双脉冲实验与仿真测试。结果表明,所提出的SiC MOSFET行为模型参数校正方法在不同的应用工况下都具有较好的效果。2.提出了一种改善SiC MOSFET模块开关性能的多级栅极电压主动驱动技术。首先,详细分析了驱动电路各参数对SiC MOSFET模块开关特性的影响。在此基础上,提出了一种多级栅极电压主动驱动技术,在SiC MOSFET电流和电压斜率阶段,通过降低栅极驱动电压来抑制dV/dt和dI/dt引起的过冲和振荡。最后,在不同的工作温度和负载电流下,利用双脉冲实验对多级栅极电压主动驱动技术的性能进行了验证。结果表明,与传统驱动器相比,采用最优延迟时间的多级栅极电压主动驱动技术可以有效地减小SiC MOSFET模块的开关电气应力、抑制由高速开关与寄生参数带来的开关振荡,并且可以兼顾开关损耗与电气应力之间的关系。此外,多级栅极电压主动驱动技术在大功率电力电子应用中更具成本和效率优势。3.提出了一种基于功率检测的SiC MOSFET模块短路保护策略。首先,介绍了 SiC MOSFET模块短路类型及特征。分析了 SiC MOSFET模块短路性能的影响因素,包括驱动电压、母线电压及工作温度。其次,详细分析并讨论了现有退饱和检测与dI/dt检测保护电路在SiC MOSFET短路保护应用中的缺陷。在此基础上,提出了一种基于功率检测的SiC MOSFET模块短路保护策略。最后,在不同短路工况下,利用单脉冲实验对所提出的短路保护方法的可行性以及优势进行了实验验证。结果表明,基于功率检测的SiC MOSFET模块短路保护方法在不同短路情形下可以快速地检测并关断短路电流。相比于传统驱动器,其不存在检测盲区,保护响应速度更快。4.提出了一种用于改善SiC MOSFET模块并联均流性能的可变栅极电压主动并联均流策略。首先,对影响SiC MOSFET模块并联均流性能的各个参数进行了理论与仿真分析。其中包括驱动器参数、功率模块参数和功率回路参数。在此基础上,提出了一种通过在开关过程中动态调整栅极驱动电压来实现并联SiC MOSFET模块间电流沿和电流斜率自动同步的主动均流策略。然后,针对多只SiC MOSFET模块并联应用,利用仿真方法对主-从和链式控制拓扑下的可变栅极电压主动并联均流策略的效率和精度进行了对比分析。最后,在不同工况下,利用多脉冲实验对所提出的均流策略的可行性以及优势进行了实验验证。实验结果表明,可变栅极电压主动并联均流策略可以有效改善并联模块间电流均流问题。此外,在多只SiC MOSFET模块并联应用中,采用主-从控制拓扑可以获得更好的电流均流性能。

蒋敏[7](2020)在《灭菌用双极性方波高压脉冲电源研制》文中进行了进一步梳理随着人们物质生活水平的提升,消费者对食品安全及质量的要求也越来越高,高压脉冲电场灭菌技术(PEF)作为非热力灭菌技术凭借其灭菌时间极短、能耗低、温升小、无污染、穿透性好等优点获得了实验室的广泛研究。但用于液体(牛奶、啤酒等)灭菌的双极性高压脉冲方波装置还是极少的,本文为液体灭菌试验研制了一款能产生双极性方波的高压脉冲发生器,并且该发生器还能实现脉冲重复频率、脉冲宽度、脉冲幅值三项均可调。本文首先介绍了以灭菌技术为背景的高压脉冲电场灭菌技术(PEF)及其所需的各部分装置,并对其中主要部件——高压脉冲发生器进行了国内外研究现状分析。通过对目前常见的脉冲发生器工作原理和拓扑结构的分析,确定了本套装置的基本原理基于Marx电路。同时通过对目前常见开关器件的分析,确定了本套装置选取IGBT模块作为开关器件。进行了脉冲发生器整体结构框图的设计,脉冲发生器由主电路和控制电路组成,主电路由高压直流电源、脉冲形成电路、处理室(负载)组成;控制电路由信号发生电路、大功率IGBT驱动电路组成。对主电路进行设计,通过对现有双极性电路相关技术的研究,提出了两种新型双极性脉冲形成电路,将电路中开关元件耐压值、损耗量及输出电压降落进行比较,选出最适合的双极性脉冲形成电路。制定了脉冲发生器的系统性能参数指标,对脉冲形成电路各部分器件进行计算选型。通过主电路结构仿真分析,确定脉冲发生器的输出功率及高压直流电源相关参数,并完成高压直流电源的设计。对控制电路进行了设计,选取了FPGA作为主控芯片。针对脉冲放电结束后的脉冲拖尾现象,设计了阻容性负载残余电荷的放电回路,并对各个开关进行可控的编程设计。还进行了大功率驱动芯片的选取和外扩电路设计,连接了主电路与控制电路,并将光纤隔离用于强弱电间隔离设计。

宁波[8](2020)在《大功率IGBT门极调制驱动及故障保护的研究》文中指出绝缘栅双极晶体管(IGBT)凭借其优异性能,广泛应用于工业生产领域,提高IGBT模块的可靠性是IGBT技术发展的最具有研究价值的课题。在此背景下,本文通过分析各类故障行为下IGBT门极电荷与正常开关情况下的不同,提出了以门极电荷作为特征参数的IGBT故障诊断方法。并通过实验模拟各类故障,获得门极电荷的变化曲线。结果表明,在发生不同类型的故障时,门极电荷能够较为明显的对上述故障加以区分,从而较为准确的找出故障原因。论文主要内容包括以下几个方面:论文详细论述了IGBT的基本原理,具体内容包括IGBT的基本结构、等效电路及开关特性等IGBT的动态和静态特性,同时,论文阐述了IGBT驱动保护相关知识,包括IGBT驱动电路的原理分析,以及故障检测方法,为设计人员研究IGBT模块长期可靠性提供了理论支持。分析了IGBT模块现有门极检测与保护的驱动方法,对当前的检测与保护技术进行了介绍和讨论。之后,论文提出一种门极电压调制法,利用PCB罗氏线圈进行d I/dt反馈,通过在IGBT开关瞬态的电流变化阶段切换开关信号,以调整门极电压,最大限度地减小IGBT开通时过大的电流尖峰、续流二极管电压尖峰以及关断时过大的电压尖峰。并通过搭建双脉冲测试平台进行实验,验证该方法的可靠性与实用性。最后,论文提出了一种针对IGBT模块故障的实用检测电路,包括一类短路、二类短路、一类开路和二类开路。这种新方法是基于对门极电荷为特征值,通过其变化对IGBT模块进行检测。此外,论文通过搭建试验平台对提出的检测电路进行验证,验证结果显示,论文提出的基于门极电荷的IGBT模块故障检测电路是有效的。本论文有图38幅,表4个,参考文献93篇。

郎君[9](2020)在《大功率IGBT模块电磁干扰特性研究》文中提出电力电子设备的发展极大地推动了电力工业的蓬勃发展,而开关器件是电力电子设备的核心组成部分。随着电力电子装置的不断大功率化和高频化,它们对周围环境产生的电磁干扰问题也日益严重。绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor,IGBT)是一种全控型混合器件,由于其开关频率高、控制方便、输入阻抗高、输出阻抗低等优点,IGBT被广泛应用于各种场合,但同时由其开关过程中的高dv/dt和di/dt而引发的相关的电磁兼容性问题也越来越无法忽视。因此对于功率半导体器件开关过程中产生的EMI的仿真及实验研究变得越来越迫切。为此本文以Infineon公司的FF1400R17IP4半桥双IGBT模块为研究对象,对其开关行为特性、导通瞬态过程中产生的EMI进行了仿真与实验研究。本文首先对IGBT电磁干扰的主要来源进行了分析,阐明了所研究问题的理论依据。接着详细分析了IGBT的静态特性和开关行为特性,指出了开关过程中产生EMI的高电压、高电流变化率从何而来。并采用基于有限元分析法的Ansys软件对所研究的大功率IGBT模块进行了参数化建模,从而对其开关特性进行了仿真研究,仿真结果同时验证了模型建立的正确性。接着,本文在Ansys软件的Maxwell模块中建立了相应实体三维模型,对IGBT的开关暂态磁场分布情况及其干扰特性进行了定性分析,得到对应的瞬态磁场分布云图。在进一步对IGBT与散热器进行建模仿真后,获得了其磁场分布图以及IGBT模块与散热器周围场范围内的磁场时域波形图。然后针对双脉冲测试条件下的大功率IGBT模块运行情况,利用Simplorer与Q3D分别进行双脉冲电路和IGBT模型的搭建,通过联合仿真分析其运行过程中产生的电磁干扰情况,得到了IGBT模块各引脚处的电流波形图以及IGBT模块的电流分布图。仿真结果对IGBT模块设计及其电磁兼容性设计有一定的参考意义,同时对IGBT模块辅助电路以及周围其他元器件的布局设置也有一定的参考价值。最后通过搭建实验平台,在双脉冲测试实验条件下,使用罗氏线圈测量得到了IGBT模块各引脚电流,定性分析了其产生的电磁干扰情况,并与仿真结果进行了对比,验证了仿真及实验的正确性。本论文有图81幅,表1个,参考文献80篇。

于泓[10](2020)在《IGBT故障检测系统研究》文中进行了进一步梳理随着电力电子行业的飞速发展,绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)迅速成为了研究的热点。近年来,IGBT正朝着功率集成化的方向发展,在各领域得到了广泛的应用。然而,IGBT在制造、运输、组装和使用过程中不可避免地出现各种故障,如果能在使用前或使用时能及早地检测出这些故障,便可挽回一定的损失。因此研究IGBT的故障检测技术十分必要。本文在总结国内外IGBT检测技术的基础上,研究了一套IGBT故障检测系统,此系统包括从离线故障检测到在线故障检测的三种IGBT故障检测方法,并通过样机测试和仿真实验进行了验证,本文的主要研究工作如下:首先,完成了基于双脉冲测试的离线故障检测方法研究。分析了IGBT的主要故障模式,从IGBT的动态参数入手提出了测试方案,分析了测试原理,在此基础上设计了测试系统,在系统中对一个特定型号的IGBT模块进行了大量测试,总结了各物理量对IGBT动态特性影响的规律,并由此为故障检测提供了参考依据。其次,研究了基于驱动器消耗电流的离线故障检测方法。通过对IGBT驱动器构成、保护以及功耗的研究,提出了使用检测驱动器消耗电流的方法检测驱动回路是否存在故障。针对SKii P智能功率模块从硬件和软件层面设计了一套故障检测装置,通过应用测试展现了检测效果并总结了故障的判断依据。再次,研究了基于电流检测的逆变器功率管开路故障的在线故障诊断方法。通过研究开路故障的成因,分析了逆变器功率管开路故障的种类,研究了一种利用三相电流的矢量特性进行故障判别、使用标幺化均值法进行故障定位的方法,总结了故障诊断的规则,通过仿真验证了在单管故障以及三类双管故障情况下诊断方法的可行性与可靠性。最后,总结了本文所设计的IGBT故障检测系统中三种检测方法的研究过程,分析了三种方法各自的优缺点以及整个系统的检测效果,指出了后续研究的方向。本文共有图84幅,表10个,参考文献48篇。

二、大功率IGBT驱动技术的研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、大功率IGBT驱动技术的研究(论文提纲范文)

(2)大功率IGBT驱动及过压抑制研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 大功率IGBT驱动国内外研究现状
    1.3 本文研究主要内容
第二章 IGBT的结构、工作特性及机理
    2.1 IGBT的基本结构和数学模型
    2.2 IGBT工作特性
        2.2.1 转移特性和输出特性
        2.2.2 开通过程和关断过程
    2.3 IGBT的主要参数
    2.4 擎住效应
    2.5 IGBT的失效原理
    2.6 本章小结
第三章 IGBT过压保护技术研究
    3.1 IGBT产生过电压的原因
        3.1.1 门极过电压分析
        3.1.2 集-射极过电压分析
    3.2 门极过电压保护
    3.3 集-射极过电压保护
    3.4 过压保护技术仿真分析
        3.4.1 无源吸收电路仿真
        3.4.2 有源钳位电路仿真
    3.5 本章小结
第四章 动态电压上升控制电路
    4.1 基于SABER软件的IGBT模型建立
    4.2 动态电压上升控制电路原理分析
    4.3 系统建模与稳定性分析
        4.3.1 IGBT数学建模
        4.3.2 动态电压上升控制电路控制原理
    4.4 动态电压上升控制电路时序分析
    4.5 驱动电路参数确定
        4.5.1 驱动电阻确定
        4.5.2 主要元器件介绍
    4.6 动态电压上升控制电路仿真分析
    4.7 仿真分析参数影响
    4.8 本章小结
第五章 新型动态电压上升控制电路的设计与开发
    5.1 电流放大电路设计与开发
    5.2 整流桥和IGBT选型
    5.3 驱动电路设计与开发
        5.3.1 驱动平均功率计算
        5.3.2 驱动最大峰值电流的计算
        5.3.3 M57962L外围电路设计与开发
    5.4 集-射极过电压保护电路设计与开发
    5.5 电流检测电路设计与开发
    5.6 控制方案的设计与开发
    5.7 控制器选择
    5.8 仿真对比分析
    5.9 本章小结
第六章 实验验证
    6.1 整体实验平台搭建
    6.2 调试过程及实验结果分析
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果

(3)基于温敏电参数的高压大功率IGBT模块可靠性评估方法(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
    1.3 论文工作安排
2 IGBT失效机理与温敏电参数的选择
    2.1 引言
    2.2 IGBT模块封装结构及热量传递
        2.2.1 IGBT模块封装结构
        2.2.2 IGBT模块热量传递
    2.3 IGBT模块疲劳失效机理分析
        2.3.1 IGBT模块封装失效机理
        2.3.2 IGBT模块失效特性
    2.4 温敏电参数的选择
        2.4.1 栅极动态特性
        2.4.2 栅极—发射极导通前电压
        2.4.3 模块跨导
    2.5 本章小结
3 基于温敏电参数的IGBT模块可靠性模型
    3.1 引言
    3.2 栅极动态特性可靠性模型
    3.3 栅极—发射极导通前电压可靠性模型
    3.4 模块跨导可靠性模型
    3.5 本章小结
4 基于温敏电参数的IGBT模块可靠性评估
    4.1 引言
    4.2 基于栅极动态特性的IGBT模块状态监测
    4.3 基于栅极—发射极导通前电压的IGBT模块状态监测
        4.3.1 外部栅极电阻的影响
        4.3.2 栅极驱动器电源电压的影响
    4.4 基于模块跨导的IGBT模块状态监测
        4.4.1 IGBT芯片故障
        4.4.2 键合线故障
    4.5 本章小结
5 IGBT模块可靠性综合评估方法
    5.1 引言
    5.2 相关系数的计算
        5.2.1 以栅极电流为特征向量的ρ_(C1)的计算
        5.2.2 以栅极电压为特征向量的ρ_(C2)的计算
        5.2.3 以传输特性曲线为特征向量的ρ_B的计算
    5.3 综合评估方法
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术成果
致谢

(4)超高频、低延时、大功率IGBT驱动模块(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文的研究背景及依据
    1.2 IGBT器件及其驱动模块国内外研究现状
        1.2.1 IGBT器件国内外研究现状
        1.2.2 IGBT驱动模块国内外研究现状
    1.3 本论文主要研究内容
第二章 IGBT器件基本原理及其驱动策略分析
    2.1 IGBT器件原理分析
    2.2 IGBT工作特性
        2.2.1 IGBT静态特性
        2.2.2 IGBT动态特性
    2.3 IGBT内部等效电路分析
    2.4 IGBT有源等效模型
    2.5 IGBT驱动策略分析
        2.5.1 IGBT驱动电路模块组成
        2.5.2 输入信号整形模块
        2.5.3 输入信号隔离模块
        2.5.4 功率放大模块
        2.5.5 驱动回路参数模块
        2.5.6 驱动保护模块
    2.6 本章小结
第三章 不对称式图腾柱电路和驱动回路参数分析及优化设计
    3.1 不对称式图腾柱电路驱动板与集成芯片驱动分析
        3.1.1 不对称式图腾柱驱动板驱动MOSFET原理分析
        3.1.2 不对称式图腾柱驱动板驱动实物
        3.1.3 不对称式图腾柱驱动板驱动MOSFET实测波形
        3.1.4 集成芯片直接驱动MOSFET分析
        3.1.5 SG3525 驱动板驱动MOSFET实测波形
        3.1.6 本文驱动板设计思路
    3.2 不对称式图腾柱驱动电路优化设计
    3.3 驱动回路参数优化设计
        3.3.1 开通驱动回路建模
        3.3.2 关断驱动回路建模
    3.4 本章小结
第四章 驱动板的电源完整性及电磁兼容性分析设计
    4.1 驱动板整体原理图分析
    4.2 驱动板的电源完整性分析
        4.2.1 驱动板电源完整性的研究意义
        4.2.2 驱动板电源噪声来源分析
        4.2.3 电容退耦分析
        4.2.4 退耦电容的选择
        4.2.5 多级π型滤波
    4.3 驱动板电路优化设计
        4.3.1 直流电源电路电源完整性优化设计
        4.3.2 SI8621BC电路电源完整性优化设计
        4.3.3 不对称式图腾柱电路优化设计
        4.3.4 电源指示灯电路
    4.4 驱动板的电磁兼容性分析
        4.4.1 驱动板电磁兼容性的研究意义
        4.4.2 电磁兼容性含义及其组成
        4.4.3 PCB板层叠设计
        4.4.4 驱动板的PCB设计
    4.5 驱动板实物
    4.6 本章小结
第五章 仿真与实测波形验证
    5.1 不对称式图腾柱电路及驱动回路参数仿真
        5.1.1 不对称式图腾柱电路仿真
        5.1.2 驱动回路参数仿真
    5.2 驱动板实测平台
    5.3 驱动板实测波形验证
        5.3.1 SI8621BC芯片实测波形
        5.3.2 不对称式图腾柱电路实测波形
        5.3.3 驱动板传输延时实测波形
        5.3.4 传统及优化驱动回路参数实测波形及驱动板更高驱动频率展示
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 不足与展望
致谢
参考文献
附录 A 攻读硕士学位期间学术成果

(5)基于集成分流器的大功率IPM关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 IPM发展现状
        1.2.2 IPM驱动技术发展现状
        1.2.3 IPM保护技术发展现状
    1.3 课题主要研究内容及论文结构
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 结构安排
2 IPM工作原理及相关技术
    2.1 IPM工作原理
        2.1.1 IPM结构
        2.1.2 IGBT工作原理
        2.1.3 续流二极管
        2.1.4 安全工作区
        2.1.5 感性负载关断分析
    2.2 短路故障及保护技术
        2.2.1 应用中短路情况分类
        2.2.2 影响短路特性的因素
        2.2.3 短路检测保护技术
    2.3 大功率IPM模块的驱动技术
        2.3.1 可变栅极电阻驱动电路
        2.3.2 可变栅极电流驱动电路
        2.3.3 可变栅极电压驱动电路
    2.4 本章小结
3 集成分流器的方案研究
    3.1 集成分流器IPM功率单元拓扑方案
    3.2 IPM模块工作损耗计算
        3.2.1 通态损耗
        3.2.2 开关损耗
        3.2.3 IPM模块总损耗
    3.3 IPM模块热网络模型
        3.3.1 热传导
        3.3.2 Cauer连续热网络模型
    3.4 功率单元布局研究
    3.5 本章小节
4 基于MEA-BP神经网络的驱动策略预测方法研究
    4.1 三阶段可变栅极电阻方法
        4.1.1 IGBT开关特性分析
        4.1.2 可变栅极电阻方法
    4.2 折衷问题和驱动效果评价
        4.2.1 折衷问题
        4.2.3 驱动效果评价方法
    4.3 驱动策略预测方法
        4.3.1 样本数据采集
        4.3.2 数据预处理和归一化
        4.3.3 神经网络创建和训练
        4.3.4 缩小求解域
        4.3.5 寻找最优驱动策略
    4.4 实验验证
        4.4.1 开通策略验证
        4.4.2 关断策略验证
    4.5 分析和讨论
        4.5.1 预测准确性分析
        4.5.2 EMI分析
        4.5.3 驱动策略分析
    4.6 本章小结
5 短路检测与保护
    5.1 短路分析
    5.2 功率单元参数标定
        5.2.1 分流器阻值标定
        5.2.2 分流器温漂测试
        5.2.3 分流器电压采集补偿和肌肤效应
    5.3 实验验证
        5.3.1 双脉冲测试
        5.3.2 一类短路试验
        5.3.3 二类短路试验
    5.4 分析与讨论
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
        6.1.1 主要完成工作
        6.1.2 主要创新点
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间成果

(6)SiC MOSFET模块驱动保护电路研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 器件建模的研究现状
        1.2.2 栅极驱动技术研究现状
        1.2.3 短路保护技术研究现状
        1.2.4 并联均流技术研究现状
    1.3 本论文主要工作
2 SiC MOSFET模块与工作特性
    2.1 SiC MOSFET模块介绍
        2.1.1 基本结构
        2.1.2 工作原理
        2.1.3 基本特性
    2.2 SiC MOSFET模块开关特性分析
        2.2.1 开通过程分析
        2.2.2 关断过程分析
    2.3 功率模块失效分析
        2.3.1 栅极失效
        2.3.2 过电压击穿失效
        2.3.3 热击穿失效
    2.4 本章小结
3 SiC MOSFET行为模型参数标定方法研究
    3.1 SiC MOSFET行为模型暂态精度影响因素分析
        3.1.1 实测和仿真暂态波形对比分析
        3.1.2 基于开关暂态过程的理论分析
    3.2 SiC MOSFET行为模型参数标定方法
        3.2.1 行为模型参数标定方法的提出
        3.2.2 行为模型参数标定方法的实验验证
    3.3 本章总结
4 SiC MOSFET模块驱动电路研究
    4.1 驱动电路参数对SiC MOSFET开关特性的影响分析
        4.1.1 驱动电压
        4.1.2 驱动电阻
        4.1.3 驱动电流
    4.2 SiC MOSFET多级栅极电压主动驱动技术
        4.2.1 多级栅极电压主动驱动技术的提出
        4.2.2 多级栅极电压主动驱动技术的硬件实现
        4.2.3 最优延迟时间计算
        4.2.4 多级栅极电压主动驱动技术实验验证与性能分析
    4.3 本章小结
5 SiC MOSFET模块短路保护电路研究
    5.1 短路特性影响因素研究
        5.1.1 短路故障类型
        5.1.2 驱动电压
        5.1.3 母线电压
        5.1.4 工作温度
    5.2 现有保护方法在SiC MOSFET短路保护中的应用分析
        5.2.1 退饱和监测技术
        5.2.2 dI/dt检测技术
    5.3 基于功率检测的SiC MOSFET短路保护策略研究
        5.3.1 功率检测短路保护策略的提出
        5.3.2 功率检测短路保护策略的硬件实现
        5.3.3 功率检测短路保护策略的实验验证与性能分析
    5.4 本章小结
6 SiC MOSFET模块并联均流策略研究
    6.1 SiC MOSFET并联均流影响因素分析
        6.1.1 驱动电路参数
        6.1.2 功率模块参数
        6.1.3 功率回路参数
        6.1.4 温度
    6.2 可变栅极电压主动并联均流策略研究
        6.2.1 可变栅极电压主动并联均流策略的提出
        6.2.2 可变栅极电压主动并联均流策略的硬件实现
        6.2.3 可变栅极电压主动并联均流策略的实验验证与性能分析
    6.3 基于多级栅极电压主动并联均流的控制策略研究
        6.3.1 主-从控制拓扑
        6.3.2 链式控制拓扑
        6.3.3 动态控制精度
        6.3.4 实验验证
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果

(7)灭菌用双极性方波高压脉冲电源研制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本课题的研究内容
第2章 双极性脉冲电源主电路设计
    2.1 典型的脉冲电源电路原理分析
        2.1.1 MARX电路
        2.1.2 基于脉冲变压器的脉冲发生器
        2.1.3 固态开关串联型脉冲发生器
        2.1.4 加法式高压脉冲发生器
        2.1.5 布鲁姆莱恩(Blumlein)传输线脉冲发生器
    2.2 脉冲电源整体方案设计
    2.3 脉冲波形相关技术
    2.4 开关器件
        2.4.1 常用功率半导体器件
        2.4.2 非硅基功率半导体器件
    2.5 双极性Marx电路相关技术
        2.5.1 电容器充电方式
        2.5.2 开关工作方式
        2.5.3 脉冲放电波形相关技术
    2.6 新型双极性脉冲发生器主电路拓扑设计
        2.6.1 电路拓扑及工作过程简介
        2.6.2 两种技术方案的对比分析
    2.7 本章小结
第3章 脉冲发生器参数设计与仿真
    3.1 脉冲发生器系统性能指标概述
    3.2 双极性脉冲电路主要元器件参数选择
        3.2.1 固态开关元件的选型
        3.2.2 主电容参数设计
    3.3 主电路仿真验证
    3.4 高压直流电源
    3.5 大功率IGBT驱动设计
    3.6 脉冲发生器整体结构设计
    3.7 本章小结
第4章 脉冲发生器控制电路与控制策略研究
    4.1 基于FPGA的脉冲发生器控制系统设计
        4.1.1 控制系统硬件选型
        4.1.2 控制系统软件编程
        4.1.3 控制信号的分配与传输
    4.2 驱动隔离电路设计
        4.2.1 信号传输隔离概述
        4.2.2 信号传输隔离设计
    4.3 控制策略设计
    4.4 控制策略仿真验证
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢

(8)大功率IGBT门极调制驱动及故障保护的研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 IGBT的现状及研究背景
    1.2 IGBT门极电压调制法研究现状与挑战
    1.3 IGBT故障检测研究现状与挑战
    1.4 论文研究内容
2 IGBT的基本原理
    2.1 IGBT的基本结构
    2.2 IGBT的等效电路
    2.3 IGBT开关特性
    2.4 IGBT的驱动保护
    2.5 本章小结
3 基于门极电压调制的大功率IGBT驱动方法
    3.1 开关尖峰产生原理
    3.2 门极电压调制方案
    3.3 基于门极电压调制的大功率IGBT驱动实验
    3.4 本章小结
4 基于门极电荷的大功率IGBT故障诊断方法
    4.1 IGBT故障分析
    4.2 门极电荷检测电路设计
    4.3 基于栅极电荷检测的IGBT栅极老化与击穿故障的驱动实验
    4.4 本章小结
5 结论与展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(9)大功率IGBT模块电磁干扰特性研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 电磁干扰源与仿真理论介绍
    2.1 电磁干扰来源
    2.2 理论分析和仿真软件
    2.3 本章小结
3 IGBT开关行为特性
    3.1 IGBT简介
    3.2 IGBT的静态特性
    3.3 IGBT的开关特性
    3.4 IGBT开关行为特性仿真分析
    3.5 本章小结
4 大功率IGBT模块电磁干扰特性仿真分析
    4.1 IGBT仿真难点
    4.2 IGBT模块电磁暂态仿真分析
    4.3 IGBT模块与散热器仿真分析
    4.4 基于Simplorer与 Q3D联合的IGBT暂态仿真分析
    4.5 本章小结
5 实验验证与分析
    5.1 实验平台介绍
    5.2 实验分析
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(10)IGBT故障检测系统研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 IGBT动态参数测试
        1.2.2 IGBT驱动器
        1.2.3 IGBT在线故障检测
    1.3 本文主要研究思路与内容
2 基于双脉冲测试的故障检测技术
    2.1 IGBT主要故障模式
    2.2 双脉冲测试概述
        2.2.1 IGBT动态特性
        2.2.2 反并联二极管动态特性
        2.2.3 测试方案
        2.2.4 双脉冲基本原理
    2.3 双脉冲测试系统的设计
        2.3.1 参数设计
        2.3.2 驱动电路设计
        2.3.3 测量技术要求
    2.4 不同测试条件对动态特性的影响分析
        2.4.1 测试电压对动态特性的影响
        2.4.2 测试电流对动态特性的影响
        2.4.3 驱动电阻对动态特性的影响
        2.4.4 杂散电感对动态特性的影响
    2.5 本章小结
3 基于驱动器消耗电流的故障检测技术
    3.1 IGBT驱动器与故障检测
        3.1.1 IGBT驱动器构成
        3.1.2 驱动器功耗与故障检测
    3.2 离线检测装置设计
        3.2.1 总体方案
        3.2.2 硬件电路设计
        3.2.3 软件程序设计
    3.3 检测装置及应用
        3.3.1 故障检测装置
        3.3.2 应用测试
    3.4 本章小结
4 基于电流检测的逆变器功率管开路故障诊断
    4.1 三相逆变器功率管开路故障分析
        4.1.1 电路拓扑及工作原理
        4.1.2 IGBT开路故障成因
        4.1.3 逆变器故障分析
    4.2 基于输出电流的故障诊断方法
        4.2.1 基于电流矢量特性的故障判别
        4.2.2 基于标幺化均值法的故障定位
        4.2.3 故障诊断规则
    4.3 诊断方法仿真验证
        4.3.1 单个IGBT开路故障情况
        4.3.2 同一桥臂上下两个IGBT开路故障情况
        4.3.3 不同桥臂异侧两个IGBT开路故障情况
        4.3.4 不同桥臂同侧两个IGBT开路故障情况
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

四、大功率IGBT驱动技术的研究(论文参考文献)

  • [1]大功率IGBT模块过压抑制和短路保护研究[D]. 魏子人. 中国矿业大学, 2021
  • [2]大功率IGBT驱动及过压抑制研究[D]. 李云涛. 西安石油大学, 2021(09)
  • [3]基于温敏电参数的高压大功率IGBT模块可靠性评估方法[D]. 王晨苑. 武汉大学, 2021(12)
  • [4]超高频、低延时、大功率IGBT驱动模块[D]. 谢佳明. 昆明理工大学, 2021(01)
  • [5]基于集成分流器的大功率IPM关键技术研究[D]. 孟昭亮. 西安理工大学, 2020(01)
  • [6]SiC MOSFET模块驱动保护电路研究[D]. 文阳. 西安理工大学, 2020(01)
  • [7]灭菌用双极性方波高压脉冲电源研制[D]. 蒋敏. 哈尔滨理工大学, 2020(02)
  • [8]大功率IGBT门极调制驱动及故障保护的研究[D]. 宁波. 中国矿业大学, 2020(03)
  • [9]大功率IGBT模块电磁干扰特性研究[D]. 郎君. 中国矿业大学, 2020(03)
  • [10]IGBT故障检测系统研究[D]. 于泓. 北京交通大学, 2020(03)

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大功率IGBT驱动技术研究
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