高压开关igbt的串联均压技术研究

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1、分类号学号M201171343学校代码10487密级硕士学位论文高压开关IGBT的串联均压技术研究学位申请人范坤鹏：学科专业：电气工程指导教师：杨州军副教授答辩日期：2014.1.6万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofAppliedSociologyTheResearchontheVoltageBalancingTechnologyofSeries-ConnectedHighV

2、oltageIGBTModulesCandidate:FanKunpengMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.YangzhoujunHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体

3、已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。不保

4、密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要高压开关是J-TEXT装置高压电源系统的重要组成部分，主要作用为快速的投入与切除高电压，以确保系统设备安全稳定运行，高压开关的器件选择非常关键。由于IGBT具有输入阻抗高、开关速度快、电流密度大等优点，是一种比较理想的全控型器件。单个IGBT的耐压较低，需要多个IGBT串联才能满足J-TEXT装置高压电源系统的电压等级要求，因此IGBT串联均压技术的研究就显得尤为重要。本文以

5、J-TEXT装置所需高压开关的研制为背景，对IGBT串联均压问题进行了研究。首先对IGBT的工作特性进行了介绍，通过对开关管开通及关断过程中各个阶段的详细分析，找出了影响IGBT串联均压不平衡的原因，并搭建仿真电路对导致IGBT串联分压不均的因素进行了仿真分析。为改善串联IGBT均压性能，本文提出了一种基于有源门极触发时间补偿控制的动态均压方法，并对有源门极触发时间补偿技术的控制原理进行了重点分析，同时对程序运行的几个关键模块进行了介绍。通过对FPGA内部控制程序的仿真分析，验证了有源门极触发时间

6、补偿控制方法的可行性。最后搭建了一个由三只IGBT串联组成的斩波实验电路，并设计了相应的栅极驱动电路、控制电路及信号检测电路。通过对实验波形进行对比分析，本文采用的均压方法能够有效解决串联IGBT的均压不平衡问题，为应用于J-TEXT托卡马克装置的高压开关的研制奠定了基础。关键词：绝缘栅双极晶体管（IGBT）串联技术有源门极触发时间补偿I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractItisnecessarytoinputandremovethehighvoltagepowersupplytoe

7、nsuretheJ-TEXTdevicecanbeoperatedsafelyandstably.Asanimportantpartofhighvoltagepowersystem,thehighvoltageswitchundertakesthetaskofthepowersystem’sturn-onandturn-off.IGBThasahighinputimpedance,fastswitchingspeed,highcurrentdensity,etc.,whichissuitablet

8、obethehighvoltageswitchingdeviceoftheJ-TEXThigh-voltagepowersystem.However,becauseofthelimitationsofsingleIGBT’svoltagecapability,theswitchescannotmeettherequirementsoftheJ-TEXTdevices.ToachievethepurposeofmakingtheIGBTworkasahigh-voltageswich