基于峰值控制的IGBT串联均压技术.pdf

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1、弟47巷弟6期电力电子技术Vo1．47．No．62013年6月PowerElectronicsJune2013基于峰值控制的IGBT串联均压技术颜云岭，邬伟扬·，杨耕(1．燕山大学，电气工程学院，河北秦皇岛066004；2．清华大学，自动化系，北京100084)摘要：绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联应用的关键技术是均压控制。峰值控制技术是保证串联运行中每个IGBT的集射极电压都不超过安全极限的有效技术。在介绍IGBT工作特性的基础_卜．对串联IGBT关断过程不同动态时段内的均压控制目标进行了分析，为设计

2、不带RC缓冲回路的均压方法提供了理论基础。综合各阶段控制要点，采用基于稳压管筘位的峰值控制方法，在低压实验中实现了有效的串联均压，验证了理论分析的正确性。最后，针对该方法在高压应用时的缺点，提出了一种新的峰值控制方法，并通过仿真验证了该方法均压控制的有效性关键词：绝缘栅双极型晶体管；均压；峰值控制中图分类号：TN32文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)06—0074—03VoltageBalancingMethodofSeriesIGBTsbyClampingControlYANYun—

3、ling，WUWei-yang，YANGGeng2(1．YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China)Abstract：ThekeytechnologyofseriesIGBTsisvoltagebalancingcontro1．ClampingcontrolisaneffectivetechnologywhichkeepstheseriesIGBTsrunninginthesafearea．Basedontheinductionoftheoutputcharacte

4、risticofIGBT，thispaperanalysestheobjectsofvoltagebalancingcontrolindiferentstepsofturningof．Itadoptsthezenerclamp—ingcontrolmethodtoachievethevoltagebalancingeffectivelyinlow—voltageexperiment．Finally，accordingtothedis—advantageofthismethodinthehigh—volta

5、gearea，thispaperproposesanewmethodbasedonclampingcontrolandverifiestheefectivenessofvoltagebalancingcontrolbysimulation．Keywords：insulatedgatebipolartransistor；voltagebalancing；clampingcontrol1引言2IGBT串联均压控制分析随着电力电子技术的发展．高压大功率设备作为IGBT的主要特性．输出特性描述的是以对IGBT的耐

6、压等级提出更高要求。故IGBT串联门极电压／LGE为参考变量时，集电极电流i与集技术成为研究热点之一。IGBT串联应用的关键问射极间电压UCE的关系。输出特性分为4个区域：题是实现均压。在众多IGBT串联均压技术中，最饱和区、有源区、截止区和击穿区。IGBT的动态开简单、可靠的方法是并联RC缓冲回路。但在高压关过程。主要是在截止区和饱和区间来回转换，而场合．考虑到损耗、体积及造价等因素，无RC缓在器件的转换过程中经过有源区。冲回路的均压方法更实用。此外，基于电压轨迹控IGBT器件通常有4种工作状态：关断瞬

7、态、制和门极信号延时调整等有源方法。因控制电路关断稳态、开通瞬态、开通稳态。因IGBT不均压过于复杂，使用场合受到限制。故有必要基于IGBT情况在关断时比开通时更复杂【21。在此以关断时的特性及均压控制的要点，选择更有效的均压方法。均压控制为主要研究目标。在此首先分析IGBT各阶段均压控制的目标，按外电路和器件内部参数不一致等因素对aCE采用稳压管箝位的峰值控制技术Ⅲ，在低压实验不均压的影响效果。可将串联IGBT关断不均压过中验证了该均压原理的有效性。然后针对该技术程分为关断瞬间的(皿上升部分)、(拖尾部

8、在高压场合应用时的缺点，提出一种新的峰值控分)和关断稳态(以后)三阶段，如图1所示。阶制方法，并通过仿真验证了该方法的有效性。段，主要是由外电路和器件内部参数的差异引起串联IGBT的UCE不均压。此时IGBT工作在有源区，可通过调节UGE对M进行控制；阶段，引起定稿日期：2012—09—28作者简介：颜云岭(1987一)，女，河北邢台人，硕士研究生，串联IGBT的UCE不均压的主要因素是拖尾电流研究方向为电力电子与电力传动。不