论文题目: 混合式电力电子断路器驱动保护及串并联等关键技术研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 电力电子与电力传动
作者: 苏麟
导师: 郑建勇
关键词: 混合式电力电子断路器,驱动电路,过流保护自锁电路,缓冲电路,串并联,仿真
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着信息社会的发展以及灵活交流输电系统(FACTS)理论的提出,对供电质量、稳定性和可靠性方面有了更高的要求。混合式电力电子断路器在传统机械式断路器的基础上利用电力电子器件构建电力电子换流装置,可以有效地提高机械式断路器的开关速度和使用寿命。本文讨论了混合式电力电子断路器中的电力电子换流装置部分的相关设计,重点讨论了IGBT驱动电路、保护电路的设计以及IGBT串并联技术的研究。在第一章绪论中,简要地描述了混合式电力电子断路器研究的背景意义、性能上的优越性以及整个系统的工作原理,接下来指出了本论文要研究的内容和解决的问题。在第二章中,论文讨论了装置中电力电子器件选择的理论依据。重点分析比较了电力晶体管GTR、功率MOSFET和绝缘栅双极型晶体管IGBT三种全控型电力电子器件的性能及优缺点,并结合装置的实际要求,为最终选择以IGBT为核心器件来设计电力电子换流装置在理论上打下了坚实的基础,同时也为课题接下来要实现的任务和要解决的问题做好了铺垫。在第三章中,论文从IGBT对驱动电路出发,讨论和比较了几种常见类型的IGBT驱动电路,并重点阐述了EXB841和M57962AL驱动电路的设计和功能上的改进。在第四章中,论文讨论了IGBT的保护电路的设计,包括过电流保护、过电压保护以及过热保护。集中分析了IGBT过流保护自锁电路和缓冲电路拓扑结构的设计,并在最后提出了过热保护的重要性以及常用的热保护措施。在第五章中,论文本着提高IGBT功率容量的目的,讨论了对IGBT串并联技术的相关研究。针对IGBT串并联应用中可能出现的不均压和不均流问题,通过大量的仿真和理论推导,分析了导致这些问题的原因,同时讨论了与之相应的均压均流电路的工作原理和效果。最后,论文总结了近一年来的工作,并对电力电子断路器的未来进行了展望。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 混合式电力电子断路器提出的背景
1.2 各种类型断路器的性能比较
1.3 本课题混合式电力电子断路器的拓扑结构及工作原理
1.4 本论文的主要研究内容
第2章 电力电子器件的选择与性能分析
2.1 电力晶体管GTR 的性能分析
2.1.1 电力晶体管的基本结构和工作原理
2.1.2 电力晶体管的基本特性
2.1.3 电力晶体管优缺点结论
2.2 功率MOSFET 的性能分析
2.2.1 功率MOSFET 的基本结构和工作原理
2.2.2 功率MOSFET 的基本特性
2.2.3 功率MOSFET 优缺点结论
2.3 绝缘栅双极型晶体管IGBT 性能分析
2.3.1 绝缘栅双极型晶体管IGBT 的基本结构和工作原理
2.3.2 绝缘栅双极型晶体管IGBT 的基本特性
2.3.3 选择IGBT 的原因以及亟待解决的问题
2.4 本章小结
第3章 IGBT 的驱动电路设计
3.1 IGBT 栅极驱动的特殊问题
3.1.1 IGBT 对驱动电路的基本要求
3.1.2 IGBT 栅极驱动电路应满足的条件
3.2 IGBT 驱动电路分析与设计
3.2.1 由分立元件组成的IGBT 驱动电路
3.2.2 由CMOS 集成块与光耦合器组成的IGBT 驱动电路
3.2.3 由集成驱动模块组成的IGBT 驱动电路
3.2.3.1 由EXB841 集成驱动模块组成的IGBT 驱动电路
3.2.3.1.1 EXB841 集成驱动模块的功能特性
3.2.3.1.2 EXB841 集成驱动模块的工作原理分析
3.2.3.1.3 EXB841 集成驱动模块功能上存在的不足
3.2.3.1.4 对EXB841 集成驱动模块改进后的驱动电路
3.2.3.2 由M57962AL 集成驱动模块组成的IGBT 驱动电路
3.2.3.2.1 M57962AL 集成驱动模块的功能特性
3.2.3.2.2 M57962AL 集成驱动模块的工作原理分析
3.2.3.2.3 由M57962AL 组成的两款实用驱动电路
3.3 本章小结
第4章 IGBT 的保护电路的设计
4.1 IGBT 的擎住效应和安全工作区
4.1.1 IGBT 的擎住效应
4.1.2 IGBT 的安全工作区
4.2 IGBT 的过电流保护
4.2.1 IGBT 过流保护自锁电路的设计
4.2.1.1 过流保护自锁的必要性
4.2.1.2 由分立元件构成的传统型过流保护自锁电路的缺点
4.2.1.3 由CPLD 逻辑控制单元构成的数字式过流保护自锁电路
4.2.1.3.1 CPLD 逻辑控制单元
4.2.1.3.2 CPLD 逻辑控制单元内部逻辑设计
4.2.1.3.3 CPLD 逻辑控制单元内部逻辑仿真
4.3 IGBT 的过电压保护
4.3.1 IGBT 缓冲电路的拓扑结构的设计与分析
4.3.1.1 几种典型拓扑结构的IGBT 缓冲电路
4.3.1.2 IGBT 缓冲电路的动态仿真分析
4.3.1.2.1 PSPICE 和MATLAB 算法及模型比较
4.3.1.2.2 IGBT 开关回路的动态仿真分析
4.4 IGBT 的过热保护
4.5 本章小结
第5章 IGBT 串并联技术的研究
5.1 IGBT 的串并联技术研究的意义
5.2 IGBT 的串联技术的研究
5.2.1 导致IGBT 串联运行静态不均压的因素
5.2.2 IGBT 串联运行静态均压措施
5.2.3 导致IGBT 串联运行动态不均压的因素
5.2.4 IGBT 串联运行动态均压措施
5.3 IGBT 的并联技术的研究
5.3.1 导致IGBT 并联运行静态不均流的因素
5.3.2 导致IGBT 并联运行动态不均流的因素
5.3.3 IGBT 并联运行动静态均流措施
5.4 本章小结
第6章 结论
6.1 论文工作成果
6.2 进一步的研究工作展望
6.3 结束语
致谢
参考文献
作者在学期间发表的论文清单
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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