压接式IGBT开关特性测试平台的设计

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目前,柔性直流输电在全世界范围内,尤其是我国,都在朝着高电压等级,大容量方向发展,这无疑对其中关键设备换流阀和混合式直流断路器有了更高的要求。同样,作为换流阀和断路器重要组成的开关器件IGBT,其封装性能以及电气性能要求也必然更加严格。作为老式的焊接型IGBT,已经渐渐不能满足现在电力系统的要求,随之产生的一种新的压接型IGBT,在功率等级、开关速度等方面有着明显的优势,已成为柔性直流输电的优选器件。因此,对压接式IGBT开关特性测试有其工程实际意义。本文主要完成以下工作。首先,本文采用公式理论推导与仿真模拟相结合来完成测试平台中恒流充电装置的设计。为改变开关特性测试平台母线电容传统的由市电,经调压器,再通过变压器,最后由整流桥接充电电阻充电方式所引起的充电效率低、难控制电容电压、怕短路等缺点,设计一套基于LC谐振原理的恒流充电系统,并通过MATLAB进行仿真验证。然后,以仿真结果为依托,根据理论分析和器件的实际特性,对系统涉及到的元器件进行选取,完成恒流充电装置的实际搭建。装置中不仅要对电容、电感、变压器、整流硅等主电路器件合理选取,还要确定控制及保护设备,并以实际充电效果验证整个装置的可靠性和实用性。最后,针对ABB公司生产的StakPak型IGBT,采用双脉冲测试原理,完成开关特性测试平台的设计并进行测试。测试平台运行过程中,把充电装置实际应用到测试的预充电环节,验证装置电流电压指标达到测试平台要求。对于IGBT器件的开关特性测试同样采用MATLAB仿真和实测结合对比的方法,给出相关结论。
致谢第5-6页
摘要第6-7页
ABSTRACT第7-8页
1 绪论第11-17页
    1.1 选题背景及意义第11-13页
    1.2 国内外研究现状第13-15页
        1.2.1 国内对IGBT开关特性的研究第13-14页
        1.2.2 国外对IGBT开关特性的研究第14-15页
    1.3 本文的主要工作内容第15-17页
2 应用于IGBT测试平台的LC谐振式恒流充电系统设计第17-31页
    2.1 引言第17页
    2.2 LC恒流充电装置第17-28页
        2.2.1 交流电路中的谐振现象第17-19页
        2.2.2 LC构成的Γ型变换器第19-21页
        2.2.3 带有匹配变压器的Γ型恒流源变换器第21-22页
        2.2.4 LC谐振式恒流充电电源研究第22-28页
    2.3 小结第28-31页
3 应用于IGBT测试平台的LC充电电源设计第31-57页
    3.1 引言第31页
    3.2 电抗器电阻及电源内阻的处理第31-32页
        3.2.1 电抗器电阻的减小第31-32页
        3.2.2 电源内阻的消弱第32页
    3.3 主电路设备的确定第32-40页
        3.3.1 电抗器的设计第32-35页
        3.3.2 电容器的选择第35-36页
        3.3.3 变压器的使用第36-38页
        3.3.4 整流硅堆的取用第38-40页
    3.4 控制电路设备的确定第40-41页
        3.4.1 交流接触器的选用第40页
        3.4.2 其他元器件的使用第40-41页
    3.5 主电路图设计第41-51页
    3.6 控制电路设计第51-54页
    3.7 实际情况下充电电流及充电电压第54-56页
    3.8 小结第56-57页
4 压接式IGBT双脉冲测试平台的搭建与测试第57-75页
    4.1 引言第57页
    4.2 IGBT静态参数介绍第57-58页
    4.3 中高压IGBT开关特性测试的现状第58-59页
    4.4 IGBT开关特性测试原理第59-61页
    4.5 IGBT测试平台的设计第61-70页
        4.5.1 电感电容的理论计算值第62-64页
        4.5.2 测试仿真及实际电容电感的选取第64-67页
        4.5.3 放电电阻的选型第67-68页
        4.5.4 驱动电路的选择第68页
        4.5.5 测量设备的选取第68-70页
    4.6 IGBT主电路图仿真第70-72页
    4.7 测试结果第72-74页
    4.8 小结第74-75页
5 总结与展望第75-77页
    5.1 总结第75页
    5.2 展望第75-77页
参考文献第77-79页
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果第79-83页
学位论文数据集第83页
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