STM32驱动的可触摸调控DBD高压逆变电源

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作者 王兴权 余洁 +3 位作者 袁林森 刘玲丽 谭礼军 朱荣兴 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第3期177-188,共12页

针对介质阻挡放电(DBD)等离子体高压逆变电源的许多参数只能用机械按钮调节,且电源内部封闭容易出现负载不适配的问题,设计了一款STM32驱动的可触摸调控DBD高压逆变电源,其频率、占空比连续可调,以匹配不同类型的DBD负载。电源电路主要... 针对介质阻挡放电(DBD)等离子体高压逆变电源的许多参数只能用机械按钮调节,且电源内部封闭容易出现负载不适配的问题,设计了一款STM32驱动的可触摸调控DBD高压逆变电源,其频率、占空比连续可调,以匹配不同类型的DBD负载。电源电路主要包括IGBT半桥逆变主电路、IGBT驱动及隔离电路、过流保护电路和过温保护电路。采用STM32F103ZET6作为主控芯片产生两路脉宽调制信号,信号经过电压放大后输入6N137芯片及图腾柱电路进行光电信号的隔离及功率放大,再驱动2个IGBT开关管G4PH50UD工作。电源利用STM32芯片对电流和温度反馈电压进行采样,根据电压大小来判断是否关闭输出。最后,搭建一台可触摸调控DBD高压逆变电源样机,参数为频率5.5~25 kHz可调,占空比0~40%可调,过温和过流保护关断响应时间0.05~500 ms可调,对等离子体负载进行放电匹配验证了样机的适应性和通用性。 展开更多

关键词 STM32芯片 绝缘栅双极性晶体管驱动及隔离 可触摸调控 介质阻挡放电 高压逆变电源 等离子体负载

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一种用于改善IGBT开关过冲的主动栅极控制技术 被引量：2

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作者 谢海超 王学梅 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期280-291,共12页

绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)的广泛应用对其开关性能提出了很高的要求,传统的栅极驱动CGD(conventional gate drive)对IGBT开关过程中的电压和电流过冲调节效果有限,主要因其降低过冲总是以牺牲开关时... 绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)的广泛应用对其开关性能提出了很高的要求,传统的栅极驱动CGD(conventional gate drive)对IGBT开关过程中的电压和电流过冲调节效果有限,主要因其降低过冲总是以牺牲开关时间和开关损耗为代价。基于此,提出1种新的主动栅极驱动AGD(active gate drive)控制方法,用于抑制IGBT开关过程中产生的电流和电压过冲,其原理是在IGBT高di/dt和dv/dt阶段主动调节驱动电压,减小电流和电压的变化率,从而抑制电流和电压过冲。实验结果表明,相比传统驱动方法,所提方法可在基本不降低开关速度和不增加开关损耗的同时,显著降低IGBT开关过程中的电流和电压过冲。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管 主动栅极驱动 电压和电流过冲

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优化IGBT开关性能的自适应变电阻有源驱动电路研究

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作者 周家民 黄连生 +3 位作者 陈晓娇 窦盛 何诗英 张秀青 《太阳能学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期132-138,共7页

针对IGBT开通过程中的电流及电压振荡提出一种新型自适应IGBT有源栅极驱动电路(NAAGD)。该电路结合互补IGBT的电压电流信息进行开通驱动电阻的投切控制,可实现开通过程电流及电压振荡的抑制,且可自适应电压电流等级的变化。与现有有源... 针对IGBT开通过程中的电流及电压振荡提出一种新型自适应IGBT有源栅极驱动电路(NAAGD)。该电路结合互补IGBT的电压电流信息进行开通驱动电阻的投切控制,可实现开通过程电流及电压振荡的抑制,且可自适应电压电流等级的变化。与现有有源驱动电路(AGD)方案相比,NAAGD的自适应响应具有更好的即时性;同时,相比传统驱动电路(CGD)增大驱动电阻抑制振荡的方法,可优化开通损耗。最后通过实验验证所提NAAGD的有效性。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管 自适应 损耗 有源栅极驱动 振荡

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新型IGBT集成驱动模块2SD315A应用研究 被引量：12

4

作者 孙强 陶健 《现代电力》 2003年第3期79-83,共5页

针对目前中大功率IGBT的普遍应用 ,以及常用中功率IGBT集成驱动器EXB84 1、M 5 796 2等的驱动能力的限制 ,详细介绍了一种新型的适用于中大功率IGBT的集成驱动模块 2SD31 5A的工作原理、工作特性以及短路保护的特点 ,它能够驱动 4 0 0A/... 针对目前中大功率IGBT的普遍应用 ,以及常用中功率IGBT集成驱动器EXB84 1、M 5 796 2等的驱动能力的限制 ,详细介绍了一种新型的适用于中大功率IGBT的集成驱动模块 2SD31 5A的工作原理、工作特性以及短路保护的特点 ,它能够驱动 4 0 0A/1 70 0V及其以上等级的IGBT模块。讨论了实际应用中涉及的具体问题 ,结果表明 2SD31 5A具有很强的动态驱动能力和可靠的保护功能 。 展开更多

关键词 绝缘栅双极晶体管 IGBT 集成驱动模块 2SD315A 驱动电路

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基于同步信号的多路延时IGBT驱动电路设计 被引量：4

5

作者 石经纬 巩春志 +2 位作者 张可心 田修波 杨士勤 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期123-126,共4页

基于同步信号设计了一种可实现相互之间高压隔离的IGBT多路延时驱动电路系统,并应用到Marx电路中,实现了可柔性调节的阶梯型脉冲高压输出。试验结果表明,延时驱动电路可实现最大30μs的延时,且具有IGBT驱动电压欠压保护、自给反向栅压... 基于同步信号设计了一种可实现相互之间高压隔离的IGBT多路延时驱动电路系统,并应用到Marx电路中,实现了可柔性调节的阶梯型脉冲高压输出。试验结果表明,延时驱动电路可实现最大30μs的延时,且具有IGBT驱动电压欠压保护、自给反向栅压等功能,同时场效应管的存在抑制了栅射极电压振荡。驱动信号高压隔离变压器为单原边多副边结构,简单紧凑,通过副边数目的增减,可驱动不同级数的Marx电路,具有扩展性好的优点。过流保护电路反应速度快,IGBT关断可靠,可在2μs之内抑制短路电流继续上升。该驱动电路应用于10级的Marx电路中,实现了峰值电压10 kV,脉冲宽度30μs,最大电压阶数10阶的脉冲高压输出。 展开更多

关键词 延时 驱动电路 MARX电路 阶梯型脉冲 欠压保护 IGBT 场效应管

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地铁车辆辅助系统中HVIGBT斩波器研制 被引量：2

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作者 吴志红 陶生桂 +1 位作者 胡兵 袁登科 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期1328-1332,共5页

阐述了在地铁一号线车辆静止辅助系统中采用高压绝缘栅双极型晶体管(HVIGBT)斩波器替代门极可关断晶闸管(GT0)斩波器,以实现静止辅助系统的国产化.对所研制的斩波主电路采用Matlab/Simulink软件进行仿真分析研究,仿真结果与实验波形相符... 阐述了在地铁一号线车辆静止辅助系统中采用高压绝缘栅双极型晶体管(HVIGBT)斩波器替代门极可关断晶闸管(GT0)斩波器,以实现静止辅助系统的国产化.对所研制的斩波主电路采用Matlab/Simulink软件进行仿真分析研究,仿真结果与实验波形相符合,说明了这种替代是正确、可行的. 展开更多

关键词 斩波器 高压绝缘栅双极型晶体管(HVIGBT) 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动 仿真

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一种模块化的感应电机系统传导电磁干扰预测模型 被引量：9

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作者 肖芳 戈宝军 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第13期3930-3938,共9页

深入研究感应电机驱动系统传导电磁干扰机理问题,对于由脉宽调制(pulse width modulation,PWM)功率变换器产生的电磁干扰源,提出将各开关状态分为2种模式,并结合负载电流的各个不同水平,建立各开关状态下的噪声源模型组合,感应电机驱动... 深入研究感应电机驱动系统传导电磁干扰机理问题,对于由脉宽调制(pulse width modulation,PWM)功率变换器产生的电磁干扰源,提出将各开关状态分为2种模式,并结合负载电流的各个不同水平,建立各开关状态下的噪声源模型组合,感应电机驱动系统噪声源可根据这些组合联立获得。针对感应电机驱动系统中长线传输时电压反射现象及其造成的电机端过电压,建立长线电缆的高频传输线模型;分析感应电机绕组的高频特性,根据传输线理论,建立简化的感应电机高频等效模型。根据精确的噪声干扰源模型、长线电缆模型和电机模型,构建感应电机驱动系统“干扰源-传播路径-受扰体”的整体传导电磁干扰预测模型,实现其传导电磁干扰的有效预测。 展开更多

关键词 绝缘栅双极晶体管开关模块 传导电磁干扰 感应电机驱动系统 预测模型

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逆阻型绝缘栅双极晶体管研究进展 被引量：2

8

作者 张广银 沈千行 +3 位作者 张须坤 田晓丽 卢烁今 朱阳军 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期721-729,共9页

逆阻型绝缘栅双极型晶体管(RB-IGBT)是一种新型的IGBT器件,它是将IGBT元胞结构与耐高压的二极管元胞结构集成到同一个芯片上。RB-IGBT相比于传统的IGBT串联一个二极管的模式,具有总通态压降低、成本低、总功耗低和电路结构简单等诸多优... 逆阻型绝缘栅双极型晶体管(RB-IGBT)是一种新型的IGBT器件,它是将IGBT元胞结构与耐高压的二极管元胞结构集成到同一个芯片上。RB-IGBT相比于传统的IGBT串联一个二极管的模式,具有总通态压降低、成本低、总功耗低和电路结构简单等诸多优点。自从被提出以来,RB-IGBT在结构设计和加工工艺方面不断得到改进,其性能不断提升,使得RB-IGBT拥有更为广阔的应用前景。综述了RB-IGBT的发展历程和双向耐压原理,重点阐述了不断改进的RB-IGBT结构和国际上采用的加工工艺。针对热预算、工艺难度和工艺成本等,分析了不同工艺技术的优缺点,重点探讨了工艺的实现方式。对RB-IGBT的发展趋势进行了分析和预测,认为混合隔离技术和漂移区的改进将是下一代RB-IGBT的发展方向。 展开更多

关键词 功率器件 逆阻型绝缘栅双极型晶体管(RB-IGBT) 反向阻断 隔离技术 终端 混合隔离

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中高压大功率IGBT数字有源门极开环分级驱动技术 被引量：8

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作者 胡亮灯 肖明恺 楼徐杰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期2365-2375,共11页

在中高压、大容量电力电子变流系统中,大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)是变流器的关键器件,而门极驱动技术是影响IGBT功率器件及其组成的变流系统发挥最优性能的关键因素。首先,对IGBT门极驱动控制技术进行理论分析,确定开环分级点;其次,... 在中高压、大容量电力电子变流系统中,大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)是变流器的关键器件,而门极驱动技术是影响IGBT功率器件及其组成的变流系统发挥最优性能的关键因素。首先,对IGBT门极驱动控制技术进行理论分析,确定开环分级点;其次,给出基于FPGA的数字有源门极开环分级驱动器具体实现电路;最后,基于设计的数字驱动器和Concept驱动器进行对比实验,结果表明在不恶化其他参数(反向恢复电流、关断电压尖峰、diC/dt、dvCE/dt)下,所研究的数字分级驱动器可减少开通关断延时。 展开更多

关键词 大功率IGBT 数字驱动器 开环 分级

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基于 IGBT 的 1MVAR 无功发生器的设计与实验 被引量：1

10

作者 蓝元良 李文磊 +2 位作者 骆济寿 解中秀 牛斗 《电工电能新技术》 CSCD 1997年第3期35-38,共4页

本文描述了基于ＩＧＢＴ的１ＭＶＡＲＡＳＶＧ装置的主电路结构、工作原理、控制系统及驱动和检测电路的设计，并就其对电力系统造成的谐波影响进行分析。

关键词 双极性晶体管 无功发生器 设计 控制系统

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大功率IGBT驱动技术的研究 被引量：4

11

作者 刘伟志 李红 左鹏 《铁道机车车辆》 2003年第A02期84-86,共3页

介绍了IGBT的开关特性及自行设计的大功率IGBT驱动电路,经试验表明该电路达到了设计要求,并应用在大功率IGBT逆变器中取得了良好的效果。

关键词 绝缘栅极晶体管 驱动电路 IGBT 电力电子技术 逆变器

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永磁同步电机新型直接转矩控制 被引量：1

12

作者 刘景林 陈俊硕 张颖 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期279-284,共6页

为了使逆变器的开关频率得到最优利用,实现永磁同步电机高性能控制,建立了基于预测控制的新型直接转矩控制。在分析系统的混杂特性的基础上,利用普通直接转矩驱动系统自身运行特点推导出适合预测控制系统的低复杂度离散混杂模型。通过... 为了使逆变器的开关频率得到最优利用,实现永磁同步电机高性能控制,建立了基于预测控制的新型直接转矩控制。在分析系统的混杂特性的基础上,利用普通直接转矩驱动系统自身运行特点推导出适合预测控制系统的低复杂度离散混杂模型。通过设计包括逆变器控制目标和电机控制目标的预测控制器目标函数,使逆变器平均开关频率最低的同时电机输出在给定的滞环范围内。对两电平电压型逆变器直接转矩控制系统进行仿真,结果表明所设计控制方案比普通方案开关频率降低了20%,转矩脉动降低了12.5%。 展开更多

关键词 离散混杂建模 直接转矩控制 模型预测控制

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汽车级IGBT驱动电路设计研究

13

作者 黄雷 李唐娟 《机电工程》 CAS 2014年第10期1324-1327,共4页

为解决绝缘栅双极性晶体管(IGBT)在实际应用中的驱动电路问题,采用汽车级功率驱动芯片1ED020I12FTA对IGBT的保护、驱动电路进行了设计与研究,开发了用于电机驱动系统的IGBT驱动与检测电路。详细阐述了保护电路的保护机制及电路原理、门... 为解决绝缘栅双极性晶体管(IGBT)在实际应用中的驱动电路问题,采用汽车级功率驱动芯片1ED020I12FTA对IGBT的保护、驱动电路进行了设计与研究,开发了用于电机驱动系统的IGBT驱动与检测电路。详细阐述了保护电路的保护机制及电路原理、门极驱动电路及门极电阻选择、EMS设计等内容,最后对设计的驱动电路进行了测试,给出了测试波形图。试验结果表明,该IGBT驱动电路输出稳定,能很好地开/断IGBT,具有良好的可靠性和稳定性,其在实际电驱动系统中能可靠输出所需功率。 展开更多

关键词 IGBT 门极驱动 汽车级芯片 1ED020I12FTA

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绝缘栅双极晶体管串联关键技术 被引量：5

14

作者 余琳 黄康 +2 位作者 王海军 王剑平 盖玲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1315-1319,共5页

为实现绝缘栅双极晶体管(IGBT)的多级串联,以电阻/电容/二极管(RCD)缓冲电路为动态均压电路,通过数学分析及PSpice仿真验证,建立了RCD缓冲电路参数选择模型;设计了基于数字信号处理器(DSP)控制、光纤隔离传输,以M57962L为IGBT驱动器的... 为实现绝缘栅双极晶体管(IGBT)的多级串联,以电阻/电容/二极管(RCD)缓冲电路为动态均压电路,通过数学分析及PSpice仿真验证,建立了RCD缓冲电路参数选择模型;设计了基于数字信号处理器(DSP)控制、光纤隔离传输,以M57962L为IGBT驱动器的驱动电路及故障反馈电路,能驱动32只串联IGBT并对其进行过流和短路保护,32只IGBT的最大导通时间不超过90ns,短路保护响应时间约为6μs;设计了8路独立输出的50kV隔离的高压隔离电源,实现IGBT串联电路各部分的供电及电隔离。基于以上IGBT串联方法,实现了32只1200VIGBT的串联,串联电路可稳定工作在20kV电压下。 展开更多

关键词 IGBT串联 RCD缓冲电路 IGBT驱动 短路保护 高电压隔离

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一种带有p型阻挡层的新型阳极短路IGBT结构

15

作者 于佳弘 李涵悦 +3 位作者 谢刚 王柳敏 金锐 盛况 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期679-683,共5页

提出了一种可应用于高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的新型阳极短路IGBT结构。在n型截止区设计一个p型阻挡层,增加了集电极区域的短路电阻,从而完全消除传统阳极短路型IGBT开启时正向导通压降的回跳效应。p型阻挡层的位置对消除导通... 提出了一种可应用于高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的新型阳极短路IGBT结构。在n型截止区设计一个p型阻挡层,增加了集电极区域的短路电阻,从而完全消除传统阳极短路型IGBT开启时正向导通压降的回跳效应。p型阻挡层的位置对消除导通压降回跳现象至关重要。详细讨论了p型阻挡层的高度、宽度和水平位置对器件电学特性的影响。仿真结果表明,将一个传统结构的阳极短路型IGBT和一个具有高度为4μm、宽度为3μm的p型阻挡层的新型阳极短路型IGBT结构对比,在门极驱动电压为15 V的情况下,器件的正向导通压降从传统的4.60 V下降到3.95 V,关断时间从354 ns减少到305 ns。所提出的新结构能进一步有效折中IGBT器件正向压降与关断时间的矛盾关系。 展开更多

关键词 回跳现象 阳极短路绝缘栅双极型晶体管(IGBT) p型阻挡层 正向导通压降 关断时间

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超薄顶硅层SOI基新颖阳极快速LIGBT

16

作者 陈文锁 张培建 钟怡 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期509-513,555,共6页

提出一种利用浅槽隔离(STI)技术的超薄顶硅层绝缘体上硅(SOI)基新颖阳极快速横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT),简称STI-SOI-LIGBT。该新结构器件整体构建在顶硅层厚度为1μm、介质层厚度为2μm的SOI材料上,其阳极采用STI和p+埋层结构设计... 提出一种利用浅槽隔离(STI)技术的超薄顶硅层绝缘体上硅(SOI)基新颖阳极快速横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT),简称STI-SOI-LIGBT。该新结构器件整体构建在顶硅层厚度为1μm、介质层厚度为2μm的SOI材料上,其阳极采用STI和p+埋层结构设计。新器件STI-SOI-LIGBT的制造方法可以采用半导体工艺生产线常用的带有浅槽隔离工艺的功率集成电路加工技术,关键工艺的具体实现步骤也进行了讨论。器件+电路联合仿真实验说明:新器件STISOI-LIGBT完全消除了正向导通过程中的负微分电阻现象,与常规结构LIGBT相比,正向压降略微增加6%,而关断损耗大幅降低86%。此外,对关键参数的仿真结果说明新器件还具有工艺容差大的设计优点。新器件STI-SOI-LIGBT非常适用于SOI基高压功率集成电路。 展开更多

关键词 绝缘体上硅(SOI) 浅槽隔离(STI) 横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT) 负微分电阻(NDR) 功率集成电路

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压接型IGBT内部栅极电压一致性影响因素及调控方法 被引量：2

17

作者 张冠柔 傅实 +4 位作者 彭程 李学宝 唐新灵 赵志斌 崔翔 《半导体技术》 CAS 北大核心 2021年第5期393-401,共9页

压接型绝缘栅双极晶体管(IGBT)的驱动印制电路板(PCB)寄生参数不一致会引起瞬态过程中内部IGBT芯片栅极电压不一致,芯片不能同时开通,造成芯片的瞬态不均流。结合压接型IGBT驱动PCB结构及运行工况,建立了包含驱动源、芯片模型、驱动PCB... 压接型绝缘栅双极晶体管(IGBT)的驱动印制电路板(PCB)寄生参数不一致会引起瞬态过程中内部IGBT芯片栅极电压不一致,芯片不能同时开通,造成芯片的瞬态不均流。结合压接型IGBT驱动PCB结构及运行工况,建立了包含驱动源、芯片模型、驱动PCB的一体化电路模型,分析了栅极内电阻、栅射极电容以及驱动电阻对驱动电压一致性的影响。在此基础上提出了驱动PCB电感匹配、并联芯片数匹配以及集中电阻补偿的驱动PCB的调控方法,以实现对栅极电压一致性的有效调控。研究表明驱动电阻是造成芯片栅极电压不一致的主要因素。利用上述调控方法可将芯片开通时间的不均衡度由79.2%分别降低至2.86%、7.1%和7.5%,实验验证了所提出的驱动PCB调控方法的有效性。 展开更多

关键词 压接型绝缘栅双极晶体管(IGBT) 并联均流 栅极电压一致性 驱动印制电路板(PCB) 布线原则 调控方法

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矿用变频器IGBT尖峰电压抑制的协调优化方法 被引量：2

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作者 王越 史晗 +1 位作者 荣相 蒋德智 《工矿自动化》 北大核心 2022年第12期129-136,143,共9页

目前常用优化母排结构参数、改变栅极驱动电阻、设计吸收电路等方法抑制因杂散电感引起的矿用变频器中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)尖峰电压,但现有研究未揭示各方法之间的协调统一关系及协调优化准则。针对该问题,以BPJ5−630−1140型矿用... 目前常用优化母排结构参数、改变栅极驱动电阻、设计吸收电路等方法抑制因杂散电感引起的矿用变频器中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)尖峰电压,但现有研究未揭示各方法之间的协调统一关系及协调优化准则。针对该问题,以BPJ5−630−1140型矿用四象限变频器为研究对象,在分析杂散电感对IGBT电−热性能影响的基础上,提出了IGBT尖峰电压抑制的协调优化方法:①分析母排结构参数、栅极驱动电阻对IGBT尖峰电压和功率损耗的影响,结果表明,随着交流母排长度增大、宽度减小,IGBT尖峰电压和功率损耗均增大;随着栅极驱动电阻增大,IGBT尖峰电压减小,功率损耗增大。②设计二极管钳位式吸收电路,通过试验验证了该电路可降低IGBT尖峰电压和功率损耗。③考虑到交流母排宽度对IGBT布局和散热性能无影响,选择栅极驱动电阻和交流母排长度为决策变量,采用BP神经网络−带精英策略的非支配排序遗传算法(BP−NSGAⅡ)实现IGBT尖峰电压、最高结温及散热器表面最高温度的多目标极值寻优。试验结果表明:在散热器表面最高温度为55~65℃、IGBT最高结温为74~80℃时,IGBT尖峰电压最小值为1861 V,相应的栅极驱动电阻为5Ω,交流母排长度为300 mm、宽度为200 mm;优化后BPJ5−630−1140型变频器IGBT尖峰电压为1856 V,较优化前的2856 V降低了35%,有效抑制了IGBT尖峰电压,提高了矿用变频器运行可靠性。 展开更多

关键词 矿用变频器 绝缘栅双极型晶体管 尖峰电压抑制 栅极驱动电阻 二极管钳位式吸收电路 BP神经网络−带精英策略的非支配排序遗传算法

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