基于igbt短路试验开关仿真研究

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1、研究与开发基于IGBT的短路试验开关的仿真研究李雷陈坚洪尧生2傅正财(1．上海交通大学电气工程系电力传输与功率变换控制教育部重点实验室，上海200240；2．厦门宏发电力电器有限公司，福建厦门361021)摘要本文针对抗短路试验中传统机械开关合闸时间分散性较大的情况，提出用IGBT作为试验开关的解决方案分析了以IGBT模块为基础的全控开关在交流应用中可能出现的电流不平衡问题。Matlab／Simulink仿真验证了串联电阻对并联IGBT模块的均流具有显著效果。IGBT作为无触点式开关，具有开关速度快的特点，应用IGBT作为抗短路试验开关，可以满足相关标准对抗短

2、路试验严格的相位控制和时间要求。关键词：抗短路试验；IGBT开关；IGBT并联均流AnalysisandSimulationofIGBTBasedSwitchforShort．CircuitWithstandTestApplicationsLiLei

3、ChenJianiHongYaosheng2FuZhengcaii(1．KeyLaboratoryofControlofPowerTransmissionandConversion，MinistryofEducation，DepartmentofElectricalEngineering，ShanghaiJiao

4、TongUniversity，Shanghai200240；2．XiamenHongfaElectricPowerControlsCo．，Ltd，Xiamen，Fujian361021)AbstractAsthetraditiona1mechanicalswitch’Sclosingtimehasalargedispersioninshort．circuittest．thispaperproposeanIGBTswitchasapilotsolution．Thepaperanalyzesthepossiblecurrentimbalanceoftheful1．

5、controlledswitchbasedontheIGBTmodulesusedintheACcircuit．ByMatlab／Simulinksimulation．itiSverifiedthattheseriesresistanceofIGBTmodulesinparallelhassignificanteffect0nreducingthecurrentimbalance．Asanon．contactswitch，theIGBThasfastswitchingcharacteristics．SOitcanmeettherelevantstandards

6、’phasecontrolandstricttimerequirementsbyapplyingtheIGBTswitchinshort—circuittest．Keywords：short．circuittest：IGBTswitch；currentbalanceii"1parallelIGBTs抗短路能力试验是接触类元件的重要特性试关速度快，驱动功率小，通流能力强等优点_2J，验。GB14048、GBl7885、GB10963、IEC60947有着广泛的应用和发展空间。等国内外标准中，对抗短路试验都有严格的要求。本文提出将并联IGBT作为选相合闸开关，用于

7、100V～270VAC，300A~10kA的低压电器短路试验。这些要求中，包括对短路触发相位和短路电流的考虑实际应用中可能遇到的问题，提出解决的方法，严格控制。现有技术的机械开关要满足这些要求并应用Matlab／Simulink对所提方法进行了验证。存在着种种困难，目前国内通常选用的开关有两种类型⋯：一种是具有预储能方式的选相合闸开1抗短路试验基本原理与要求关，这种开关精度较高，但触头在强电流下容易国家标准GB10963．1-2005／IEC60898—1：损坏，而且价格昂贵、维护成本高；另一种是真2002及相关标准中规定了短路试验的要求和试验空开关加上一个电

8、压相位控制器组成的选相控制程序，图l为单极断路器短路试验电路图[3Jc合闸开关，它虽然具有价廉经济、寿命长等优点，但同时存在合闸分散性大的缺点。IGBT(绝缘栅双极晶体管)是MOSFET(场效应晶体管)和GTR(功率晶体管)结合而成的复合器件，作为一种无触点式可控开关，具有开图1单极断路器短路试验电路图8I电耋誉i技7lt2012年第6期研究与开发图1中，通过导线G短路装置E并调节阻抗z、合和开断的能力。在全控开关正反两边分别进^z和电阻器R以获得预期短路电流和功率因数；装行多路并联后，如图4所示，能显著提高容量，置E、熔丝F和电阻2用来检测断路器的飞弧距离，

9、并且同时具有开关损耗低等特点。正常情况