IGBT串联模块化的研究

随着电力系统等高压大功率应用场合对电力电子技术需求日益增加,电力电子变流器所处理的电压和电流容量急剧上升,大功率变流器对于功率器件的电压等级需求不断提高。尽管功率半导体器件技术的快速发展,让全控型高压器件的制作成为了可能,但目前的技术仍难以满足实际应用的需求。当单个器件本身无法满足应用的需要时,将功率器件串联使用,是现在应对高电压应用的一个重要方向。 IGBT器件作为新型全控器件的代表,具有优于其他电力电子器件的性能,论文重点研究IGBT芯片串联模块化相关问题。 论文首先介绍了IGBT功率模块的封装结构及设计要求,并利用计算机仿真对IGBT模块的热学及电气特性进行了研究。回顾了IGBT串联技术的研究现状,对串联均压技术进行了分析和讨论,提出了在标准模块封装内部进行IGBT芯片级串联的目标,并选择了门极有源钳位的方案作为串联模块化的均压策略。 在此基础上,设计并制作出了3300V串联IGBT模块样品,为了测试串联模块的性能,搭建了10000V/100A的双脉冲测试平台,对串联模块进行了开关特性的测试,测试结果验证了串联方案的有效性。同时,测试结果也表明,低压IGBT串联在开关特性上要强于高压IGBT器件。