中高压大功率igbt驱动保护电路及应用研究

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1、学校代号：10532学号：S11092069密级：公开湖南大学硕士学位论文中高压大功率IGBT驱动保护电路及应用研究途窒握童旦塑；2Q!垒生垒旦2§旦StudyofHighVoltageHighPowerIGBTGateDriveandProtectionCircuitsbyTANGKaiyiB．E．(HunanInstituteofTechnology)201AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsmrthedegreeofMasterofEngineering1nE

2、lctricalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorSHENZhengMay，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，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后果由本人承担。作者签名：日期：缈夕年岁月矽日学位论文版权使用授权书本学位论文

3、作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校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。本人授权湖南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。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密吨／／(请在以上相应方框内打“、／”)作者签名：膨彳象笑日期：矽。尸年莎月汐日导师签名：f咳彳莎／日期：加2∥年r月刁日L，“√IL，7。，，中高压大功率IGBT驱动保护电路及应用研究摘要目前，以IGBT为核心的变换器在工业电

4、机驱动、新能源发电、电力传输、电能变换、电能质量控制和无功补偿等领域广泛应用，在中等及大功率应用中逐渐占据主导地位。驱动和保护电路的性能直接影响着IGBT的性能和变换器系统的安全稳定运行。本文在详细分析了IGBT的工作原理基础上，对中高压大功率IGBT的驱动保护电路的常用技术进行了分析、比较和总结；针对驱动峰值电流不够、驱动功率不足的问题，分析了常规方法即驱动器外加推挽放大电路和隔离电源的优缺点和适用范围之后，提出了驱动器双通道并联的驱动设计方案，来提供双倍的驱动功率和驱动峰值电流，增加驱动能力，并通过Pspice仿真和实验验证该思路的

5、正确性；采用驱动器双通道并联设计了一种正在开发的3300V／3000A整晶圆特大容量IGBT驱动电路，还设计了dv／dt、过压、短路保护电路，避免整晶圆特大容量IGBT失效；同时对矩阵变换器系统中双向功率模块的驱动和保护电路进行分析、总结和设计。主要工作如下：首先，介绍了IGBT的结构、模型、静态特性，结合理论公式详细的分析了开关过程中驱动参数对IGBT开关特性的影响；通过对安全工作区的进一步认识，分析了IGBT的失效机理。其次，在深入研究IGBT门极驱动基本要求的基础上，对驱动电路各部分的基本原理、常用的设计方法进行了分析、比较和总结

6、；针对中高压大功率IGBT驱动的特殊要求，通过比较研究提出了采用2SC0535双通道并联驱动方案来设计整晶圆特大容量高压IGBT驱动电路，仿真和实验结果验证了设计方法的正确性。再次，详细的分析了中高压大功率’IGBT保护电路的设计要求，总结了dv／dt、过压、过流保护电路常用设计方法的优缺点、适用范围；在此基础上设计了一种较为完整的整晶圆特大容量高压IGBT保护电路，测试实验结果验证了设计方案的合理性。最后，对基于IGBT的矩阵变换器双向功率模块进行了分类，在总结各自特点及其驱动保护电路的设计难点的基础上，针对RB—IGBT反并联组合形

7、式的双向开关，在采用常规的高压快速恢复二极管检测短路电流时，出现反向高压短路烧毁保护电路的问题，提出了采用多个电阻串联限流的短路保护检测设计方法。关键词：IGBT；驱动保护；整晶圆IGBT；双向功率模块II硕士学位论文AbstractNowadays，theconvertersbasedonIGBTarewidelyusedinindustrialmotordrives，renewableenergygeneration，powertransmission，powerconversion，powerqualitycontrolandre

8、activepowercompensationandotherfieldsandgraduallydominateinmedium-highpowerapplications。Driveandprotect