【摘要】：壓接式IGBT(press pack IGBT,PPI)器件在高壓大電流應用領域中越來越引起關注。在PPI器件的開關過程中,內部并聯芯片的最大電流過沖決定了器件的使用極限。該文提出了一種新型圓周凸臺布局方式,可使PPI器件開通過程中各個IGBT芯片支路的電流過沖只超過額定電流的4.7%,各個續流二極管支路的電流完全一致。首先,采用Ansoft Q3D Extractor提取了PPI器件內部IGBT芯片發射極凸臺支路和續流二極管并聯凸臺支路的電感參數矩陣,建立了用于分析PPI器件內部并聯IGBT芯片和續流二極管支路開通與關斷過程電流波形的等效電路,并基于實驗測量方法,驗證了所提電感參數的有效性。以2500V/600A的PPI器件為例,研究了該器件內部并聯IGBT芯片和續流二極管支路的電流過沖及開關損耗特性。其次,基于該文定義的并聯凸臺支路的電流過沖系數和不均流因子,對現有的PPI器件內部凸臺布局方式進行了優化。結果表明,優化后的凸臺布局方式大大降低了PPI器件開通和關斷過程中各個并聯支路的電流過沖,且IGBT芯片的開關損耗更加均勻。該文的研究成果可以應用于更大電流參數的壓接式IGBT器件內部并聯芯片的布局設計。
[Abstract]:IGBT (press pack IGBT,PPI) devices have attracted more and more attention in the field of high voltage and high current applications. In the switching process of PPI devices, the maximum current overshoot of the internal parallel chip determines the limit of the device. In this paper, a new type of circumferential convex table layout is proposed, which can make the current overshoot of each IGBT chip branch only exceed 4.7% of the rated current during the turn-on of PPI devices, and the current of each continuation diode branch is exactly the same. Firstly, Ansoft Q3D Extractor is used to extract the inductance parameter matrix of the emitter convex station branch and the continuous current diode parallel convex station branch of the IGBT chip in the PPI device. An equivalent circuit for analyzing the current waveform of parallel IGBT chip and branch of continuous current diode in PPI device is established, and the effectiveness of the proposed inductance parameters is verified based on the experimental measurement method. Taking the PPI device of 2500V/600A as an example, the characteristics of current overshoot and switching loss of parallel IGBT chip and branch of continuous current diode are studied. Secondly, based on the current overshoot coefficient and uneven current factor of the parallel convex platform branch defined in this paper, the internal convex platform layout of the existing PPI devices is optimized. The results show that the optimized convex platform layout greatly reduces the current overshoot of each parallel branch during the turn-on and shutdown of PPI devices, and the switching loss of IGBT chip is more uniform. The research results of this paper can be applied to the layout design of parallel chips in voltage-connected IGBT devices with larger current parameters.
【作者單位】： 新能源電力系統國家重點實驗室(華北電力大學);全球能源互聯網研究院;
【基金】：國家自然科學基金項目(51477048) 國家能源應用技術研究及工程示范項目(NY20150705)~~
【分類號】：TN322.8

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本文編號：2481396