由于高重复频率固体开关在加速器、雷达发射机、高功率微波和污染控制等领域存在的潜在优势，美国、英国、日本和韩国等都对固体开关技术进行了大量研究，从而成为近年脉冲功率界研究的重点1。从固体元件电路结构上，固体开关可以分成两种类型：串联结构和累加器结构。采用串联结构的固体开关生产厂家中，比较著名的有LLNL（Lawrence Livermore National Laboratory）和DTI（Diverfisied Technology Inc.），采用累加器结构的厂家中，比较著名的是LLNIL.和美国的First Point Scientific Ine.B32A我们已经研制成功了采用光纤控制的10kV绝缘栅双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor，IGBT）固体开关，尽管在该固体开关中采用的光纤收发器比较便宜，但光纤控制部分还是比较昂贵的。在一定的应用环境，如脉冲宽度为几微秒到十几微秒，可以采用脉冲变压器来控制IGBT。从文献[1]表明：只要脉冲同步和缓冲电路设计适当，即可确保固体开关中不会出现过压。尽管脉冲变压器隔离控制在同步精度和驱动波形一致性方面不如光纤控制，但还是可以用来控制IGBT固体开关。采用脉冲变压器控制IGBT的主要优点是价格便宜，但其存在的主要问题是输出脉冲宽度范围比较有限和绝缘性能如何保证的问题。在脉冲变压器控制的IGBT固体开关中，脉冲变压器设计非常重要，因此下面只讨论脉冲变压器的绝缘问题和IGBT固体开关的实验结果。
标签： 脉冲变压器
上传时间： 2022-06-22
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在UPS中使用的功率器件有双极型功率品体管、功率 MOSFET、可控硅和IGBT IGBT既有功率MOSFET 易于驱动，控制简单、开关频率高的优点，又有功率品体管的导通电压低，通态电流大的优点、使用 IGBT成为UPS功率设计的首选，只有对 IGBT的特性充分了解和对电路进行可靠性设计，才能发挥 IGBT的优点。本文介绍UPS中的IGBT的应用情况和使用中的注意事项。2.IGBT在UPS中的应用情况绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种MOSFET 与双极晶体管复合的器件。据东芝公司资料，1200V/100A 的IGBT的导通电阻是同一耐压规格的功率 MOSFET 的1/10，而开关时间是同规格 GTR的1/10。由于这些优点，IGBT广泛应用于不间断电源系统（UPS）的设计中。这种使用 IGBT的在线式UPS具有效率高，抗冲击能力强、可靠性高的显著优点。UPS主要有后备式、在线互动式和在线式三种结构。在线式 UPS以其可靠性高，输出电压稳定，无中断时间等显著优点，广泛用于通信系统、税务、金融、证券、电力、铁路、民航、政府机关的机房中。本文以在线式为介绍对象，UPS中的1GBT的应用。
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1前言莱钢型钢厂大型生产线传动系统采用西门子SIMOVERT MASTER系列PWM交-直-交电压型变频器供电，变频器采用公共直流母线式结构；冷床传输链采用4台电机单独传动，每台电机分别由独立的逆变单元控制，逆变单元的控制方式为无速度编码器的矢量控制，相互之间依靠速度给定的同时性保持同步。自2005年投入生产以来，冷床传输链运行较为稳定，但2007年2月以后，冷床传输链逆变单元频繁出现绝缘栅双极型晶体管（Insolated Gate Bipolar Transistor，IGBT）损坏现象，具体故障情况统计见表1由表1可知，冷床传输链4台逆变器都出现过IGBT损坏的现象，故障代码是F025和F0272原因分析1）IGBT损坏一般是由于输出短路或接地等外部原因造成。但从实际情况上看，检查输出电缆及电机等外部条件没有问题，并且更换新的IGBT后，系统可以立即正常运行，从而排除了输出短路或接地等外部条件造成IGBT损坏。2）IGBT存在过压。该系统采用公共直流母线控制方式，制动电阻直接挂接于直流母线上，当逆变单元的反馈能量使直流母线电压超过DC 715 V时，制动单元动作，进行能耗制动；此外挂接于该直流母线上的其他逆变单元并没有出现IGBT损坏的现象，因此不是由于制动反馈过压造成IGBT烧坏。3）由于负荷分配不均造成出力大的IGBT损坏。从实际运行波形上看，负荷分配相对较为均匀，相互差别仅为2%左右，应该不会造成IGBT损坏。此外，4只逆变单元都出现了IGBT损坏现象，如果是由于负荷分配不均造成，应该出力大的逆变单元IGBT总是烧坏，因此排除由于负荷分配不均造成IGBT损坏。4）逆变单元容量选择不合适，装置容量偏小造成长期过流运行，从而导致IGBT烧毁。逆变单元型号及电机参数：额定功率90kw，额定电流186A，负载电流169 A，短时电流254 A，中间同路额定电流221 A，电源电流205 A，电机功率110kw，电机额定电流205 A，电机正常运行时的电流及转矩波形如图1所示。
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IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）绝缘栅双极型品体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFEt高输入阻抗和GT的低导通压降两方面的优点。IGB综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。成为功率半导体器件发展的主流，广泛应用于风电、光伏、电动汽车、智能电网等行业中。在电动汽车行业中，电机控制器、辅助动力系统，电动空调中，IGBT有着广泛的使用，大功率IGB多应用于电机控制器中，由于电动汽车电机控制器工作环境干扰比较大，IGBT的门极分布电容及实际开关中存在的米勒效应等寄生参数的直接影响到驱动电路的可靠性1电机控制器在使用过程中，在过流、短路和过压的情况下要对1GBT实行比较完善的保护。过流会引起电机控制器的温度上升，可通过温度传感器来进行检测，并由相应的电路来实现保护；过压一般发生在IGBT关断时，较大的di/dt会在寄生电感上产生了较高的电压，可通过采用缓冲电路来钳制，或者适当降低开关速率。短路故障发生后瞬时就会产生极大的电流，很快就会损坏1GBT，主控制板的过流保护根本来不及，必须由硬件电路控制驱动电路瞬间加以保护。因此驱动器的设计过程中，保护功能设计得是否完善，对系统的安全运行尤其重要。
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专辑类-实用电子技术专辑-385册-3.609G 台湾六相公司-导热绝缘硅胶片-pdf.zip
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