电力机车辅助逆变器IGBT驱动与保护的研究

论文题目: 电力机车辅助逆变器IGBT驱动与保护的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 交通信息工程及控制

作者: 李永

导师: 刘文生

关键词: 逆变器,驱动电路,保护电路

文献来源: 大连交通大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着现代电力电子技术的发展，交流传动电力机车取代内燃机车和传统的直流传动机车成为历史发展的必然。 本文根据中国铁路发展的大趋势和机车运用的实际，针对电力机车辅助逆变器易烧损的问题，确定辅助逆变器主控元件IGBT的驱动与保护为研究方向，提出了一种新的IGBT延迟搜索和过电流保护实现方法，对IGBT驱动及过流保护电路进行了改进。 针对SS9型电力机车辅助逆变器易发生烧损现象，在分析了IGBT的结构和特性的基础上，对逆变器易烧损的原因进行了深入探讨，找出了驱动与保护电路设计中存在问题，得出个别参数设置不合理是造成烧损原因的结论。在此基础上，对当前IGBT的驱动与保护电路和主要IGBT生产厂家的专用驱动模块的工作原理以及优缺点进行了分析和比较。针对SS9型电力机车逆变器存在的问题和电力机车运用条件下辅助逆变器工作环境恶劣，各种电流扰动多，容易发生过流和短路的特点，在IGBT的驱动电路和保护电路中分别提出了解决办法。论文对IGBT正常工作状态和过流保护状态的原理做出了具体分析与说明，给出了主要元器件的选择和电路中过流保护参数，如保护电路动作的电流值、延迟时间、搜索时间、慢速关断时间的调节原理和计算方法。 论文最后用PSpice软件对电路正常工作状态和过流保护状态分别进行了仿真，给出了仿真结果，证明改进的IGBT驱动与保护电路能够解决现有逆变器存在的问题，达到了设计要求。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 直流传动与交流传动的产生与发展

1.1.1 直流传动与交流传动的特点与应用范围

1.1.2 交流传动技术的发展前景

1.1.3 交流传动机车取代直流传动机车是技术发展的必然

1.2 现代电力电子器件的发展历程

1.3 主流全控型电力电子器件的性能比较

1.4 本文研究的主要内容和达到的目标

1.4.1 本文问题的提出

1.4.2 主要内容

1.4.3 达到的目标

本章小结

第二章 IGBT的结构与特性

2.1 IGBT的基本结构与工作原理

2.2 IGBT的基本特性

2.2.1 IGBT的转移特性和输出特性

2.2.2 IGBT的通态特性

2.2.3 IGBT的栅极特性

2.2.4 IGBT的开通特性

2.2.5 IGBT的关断特性

2.2.6 IGBT的擎住效应

2.2.7 IGBT的安全工作区

本章小结

第三章 IGBT驱动电路的分析与设计

3.1 SS9型电力机车逆变器烧损原因及本文研究重点

3.1.1 SS9逆变器基本情况

3.1.2 逆变器烧损原因分析及改进重点

3.2 电力机车辅助逆变器IGBT的驱动条件

3.2.1 栅极驱动电压

3.2.2 串联栅极电阻

3.2.3 栅极驱动功率要求

3.2.4 隔离驱动方式

3.2.5 栅极驱动布线

3.3 当前主要驱动电路的原理和特点

3.3.1 采用分立元件的IGBT的驱动电路

3.3.2 专用驱动模块的工作原理

3.3.3 变压器耦合隔离驱动的工作原理

3.4 辅助逆变器IGBT驱动电路

3.4.1 工作原理

3.4.2 参数设置

本章小结

第四章 IGBT过流保护电路的分析与设计

4.1 IGBT的过电压保护和过热保护

4.2 IGBT的过流保护

4.2.1 辅助逆变器IGBT短路的分类

4.2.2 IGBT短路电流和短路承受时间

4.2.3 IGBT过流检测方法的比较

4.2.4 IGBT降栅压与软关断原理

4.3 IGBT保护电路设计

4.3.1 IGBT降栅压电路

4.3.2 IGBT过流慢速关断电路

4.4 驱动与保护电路参数设置

本章小结

第五章 仿真

5.1 仿真软件的选择

5.2 正常工作时的仿真

5.3 过流保护仿真

本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

发布时间: 2006-11-23

参考文献

• [1].牵引逆变器系统中IGBT与传感器的故障诊断[D]. 王亚飞.西南交通大学2016
• [2].铁路客车电源IGBT模块的驱动与保护技术研究[D]. 刘杰.西南交通大学2013
• [3].基于混合逻辑动态模型的单相PWM整流器IGBT开路故障诊断[D]. 蒲俊楷.西南交通大学2017
• [4].交流牵引电力机车的库内移车电源研究[D]. 张帅.湖南工业大学2016
• [5].戚墅堰公司电力机车试制项目进度计划与控制研究[D]. 史磊.大连理工大学2016
• [6].电力机车电气系统故障诊断专家系统研究与设计[D]. 文正其.中南大学2011
• [7].电力机车整流器多重化技术研究与应用[D]. 于治超.大连理工大学2016
• [8].电力机车过分相牵引电机暂态特性研究[D]. 张楷翼.南华大学2016
• [9].电力机车异常运行分析与仿真研究[D]. 吕洋.北京交通大学2007
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• [8].中大功率IGBT驱动及串并联特性应用研究[D]. 陶健.西安理工大学2003
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