基于隧道磁电阻的IGBT模块短路及过流保护的研究

发布时间：2024-03-03 15:30

　　作为中高压电能变换领域应用最广泛的功率半导体器件,IGBT在电力系统、轨道交通、国防军工、航空航天等领域有着广泛应用。根据工业界数据,在此类设备中,IGBT等功率器件是故障率最高的组件,为提高基于IGBT的设备的可靠性,针对IGBT的快速可靠的故障保护是关键技术之一。本文提出了一种基于新型电流传感器——隧道磁电阻(Tunnel Magnetoresistance,TMR)传感器的短路及过流保护方法。TMR的电阻值会随着磁感应强度的变化而变化,若将其组成桥式电路可用于电流测量。在本文中,首先采用环形TMR传感器测量流经IGBT模块的电流,并将该电流与阈值相比较以实现短路及过流保护。搭建基于1200V/200A IGBT模块的实验样机测试TMR传感器,结果表明TMR传感器具有良好的测量精度。阈值为120A的过流故障检测时间为604ns。TMR测得的电流还被用来估计直流母线电容量,最大估计误差为0.26%。将TMR传感器被集成到IGBT模块内部以扩展其应用场景。分别基于理论计算和有限元仿真提出了寻找TMR传感器在IGBT模块内最优安装位置的方法,并采用了一种差分结构的TMR传感器以削弱邻近磁...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1IGBT的应用领域

浙江大学硕士学位论文绪论1第1章绪论1.1论文研究背景及意义绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）一种全控型电压驱动式功率半导体器件，由于采用电压控制，驱动功率远小于晶闸管或功率三极管；开通时由于电导效应，导通电阻小，是中高压....

图1-3短路故障的分类[7]

浙江大学硕士学位论文绪论2根据发生短路故障时开关器件所处的状态不同，可以将短路故障分为硬开关故障（HardSwitchingFault，HSF）和负载故障（FaultUnderLoad，FUL）。其中，当负载在器件开通前已经短路，器件开通时发生的短路故障称为硬开关故障；而当器件处....

图1-4退饱和保护的典型电路

浙江大学硕士学位论文绪论3图1-4退饱和保护的典型电路另一种电压型方案是检测门极驱动的电压[10]-[14]。这些方法都是基于对门极驱动电压（vge）在正常工作状态和短路故障下不同行为的比较。如图1-5所示，当硬开关故障发生时，vge在开通过程中会丢失米勒平台；而当负载故障发生时....

图1-5基于检测门极驱动的

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本文编号：3917992