IGBT并联直流开关的均流技术研究

论文摘要

直流大电流开关在脉冲功率技术中具有重要的应用，目前得到使用的大电流开关有机械式开关、真空开关、爆破式开关、半导体开关等，各种开关根据分断电流的等级和各自的动作时间应用于不同工作场合。其中半导体开关自从上世纪50年代问世以来，由于功率半导体技术的进步，单个半导体开关的电压和电流容量越来越大，利用多个半导体开关的串、并联制作高压、高电流的直流开关得到了很大程度的研究和应用。本文使用主流的功率半导体器件IGBT直接并联构成脉冲式直流大电流开关，作者首先调研了国内外一些IGBT并联的应用、均流的方法，如支路串联小电阻或扼流圈、栅极电阻调节、栅极电压调节、触发前后沿调节。随后较全面的掌握一些IGBT的物理原理、电气特性及其驱动和保护，根据前人对IGBT的数值分析研究结果提炼出工程分析表达式，借助此表达式来说明各种均流方式的原理和作用。最后在以上工作的基础上设计和加工了一个测试开关，该测试开关综合考虑了电路布局和结构、电磁干扰、IGBT的散热条件等。在测试阶段，利用此试验开关测试和验证一些IGBT的并联均流方法、保护方式、驱动调试，目的是得到使IGBT发挥最大最优应用能力的脉冲直流开关应用。通过实际测试后发现：栅极电阻调节法可以实现动态均流、栅极电压调节法需要很大的电压调节范围才起作用、触发前后沿调节在特定应用情况下才有效。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 直流大电流开关的研究意义及其现状
• 1.2 IGBT 半导体开关
• 1.3 本文的主要内容
• 2 IGBT 原理与特性
• 2.1 IGBT 原理
• 2.2 IGBT 电气特性
• 2.3 IGBT 驱动
• 3 IGBT 并联方法
• 3.1 影响 IGBT 并联的因素
• 3.2 IGBT 并联均流的方法
• 4 测试开关和结果
• 4.1 测试开关的原理
• 4.2 测试结果
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 附图