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              高压大功率IGBT应用于机车变流器工作特性测试研究

              2019-04-14 12:56:45 713
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              1 引言
              现代电力机车、动车组和城轨列车的牵引变流
              器都是以功率半导体器件作为主开关器件。 绝缘栅
              双极型晶体管(
              IGBT)已经成为现代轨道交通车辆
              牵引变流器和辅助变流器的主流核心器件
              [1,2]。
              牵引变流系统所用的
              IGBT 器件较其他工业应
              用有着更高的要求,主要体现在: ①功率密度高,
              要在机车车辆有限空间内发挥最大的牵引功率; ②
              反并联二极管容量大,要实现列车电制动并回收制
              动能量; ③应用环境恶劣,车载变流器在温度、震
              动、冲击、湿度、灰尘等多方面要求更加严格; ④
              特殊的载荷性质,机车车辆在速度和力矩控制上考
              虑因素较多,运行环境变量较大,变流器载荷特性
              比工业变流器有更多特殊要求
              [3,4]。世界主要牵引变
              流器厂家:西门子、阿尔斯通、通用电气、三菱、
              东芝等, 它们都有紧密的
              IGBT 制造企业或部门与
              之配套,以此占据高压大电流
              IGBT 器件研发的制
              高点。中国
              IGBT 器件产业发展迅速,涌现出嘉兴
              斯达、 华虹
              NEC、 无锡凤凰、 深圳比亚迪、 株洲电
              力机车研究所等众多厂家。多种规格的国产
              IGBT
              也开始在不同领域得到应用[5,6]。
              本研究对三个厂家生产的标称规格一致的
              IGBT 进行对比测试分析,从结构工艺、 电气参数
              特性和应用特性方面进行了分析比对。测试了
              IGBT
              的静态参数、动态参数和短路特性,对 IGBT ???br/>的芯片布局、 内部联接和封装工艺进行了对比。着
              重考察了一款
              IGBT 的工作特性,并以此款 IGBT
              替换 HXD2F 机车原有功率???,在实际机车变流
              器系统中对
              IGBT 的应用特性进行测试,评估该型
              IGBT 在机车牵引变流器系统中应用的可能性。
              2 IGBT 电气模型及特性测试
              IGBT 应用一般采用等效电气模型对其特性进
              行仿真验证。
              IGBT 静态特性反映持续导通或关断
              的性能,动态特性反映
              IGBT 开关瞬间工作的性能。
              通常
              IGBT ??橛τ没肪秤肫骷Ъ业牟馐曰肪秤?br/>很大不同,测试实际特性参数有利于更好发挥???br/>的效能。
              2.1 IGBT 电气模型
              集电极
              门极 发射极
              门极
              发射极
              集电极
              1 IGBT 结构图与等效电路
              Fig.1 Schematics of IGBT structure and equivalent circuits

              0755-88267606 00852-2763 5991 021-5489 1460
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