高压IGBT模块应用技术

本书全面阐述了高压IGBT模块的芯片、封装制造、测试与应用技术。在应用技术中又着重介绍了高压IGBT模块的驱动、保护、失效分析以及在轨道牵引、高压变频、风力发电和高压直流输配电中的应用要点。本书内容新颖、全面。

前言
第1章概述1
11电力电子技术概述1
12功率半导体器件的发展1
13IGBT模块概述3
14IGBT模块的关键技术5
15IGBT模块的主要应用领域8
16IGBT模块的发展趋势10
参考文献14
第2章高压IGBT模块的芯片
技术15
21IGBT的基本结构和工作原理15
22高压IGBT芯片的发展16
23高压IGBT芯片的表面栅结构17
231平面栅IGBT17
232沟槽栅IGBT18
24高压IGBT芯片的纵向结构18
25英飞凌最新高压IGBT芯片技术
介绍：Trench+FS技术20
26日立最新高压IGBT芯片技术介绍：
Trench HiGT+sLiPT技术21
27三菱电机最新高压IGBT芯片技术
介绍：CSTBTTM+LPT技术22
28ABB最新高压IGBT芯片技术
介绍：Fine planar+SPT+技术23
29SiC芯片技术23
210RC(逆导)IGBT芯片技术24
参考文献25
第3章高压IGBT模块的封装与
制造技术26
31高压IGBT模块的封装与结构26
311高压IGBT模块的封装26
312高压IGBT模块的内部拓扑
电路28
313高压IGBT模块的内部
结构29
314高压IGBT模块的构成
材料30
32高压IGBT模块制造过程34
321晶圆制备过程34
322芯片制造过程35
323模块组装过程37
324模块组装完成后的测试及
包装37
33高压IGBT模块的可靠性测试39
331可靠性测试概述39
332功率循环可靠性与热循环
可靠性42
34高压IGBT模块封装的技术要求
与发展趋势45
35各制造厂商高压IGBT模块型号的
定义48
参考文献49
第4章高压IGBT模块的动静态
参数及其测试50
41如何阅读高压IGBT模块的数据
手册50
411绝对最大参数50
412高压IGBT模块的推荐
参数55
413特性曲线61
42高压IGBT模块静态参数的测试
方法68
43高压IGBT模块动态参数的测试
方法72
431半桥电路和双脉冲测试72
432高压IGBT模块的开通过程
测试与分析74
433高压IGBT模块的关断过程
测试与分析75
434高压IGBT模块的反向恢复
过程测试与分析76
435FWD的I2t测试78
436高压IGBT模块半桥测试平
台的构建79
参考文献85
第5章高压IGBT模块的驱动86
51高压IGBT模块驱动电路的基本
功能和设计要求86
52高压IGBT模块开通和关断过程
中的栅极电压和电流波形88
53栅极驱动电压的选取89
54栅极驱动电阻的选取90
55栅极输出峰值电流和驱动功率
的计算96
56高压IGBT模块驱动电路中的
DC/DC变换器98
57驱动电路的栅极隔离方式102
58栅极电压钳位技术103
59外接栅极发射极电阻RGE和
电容CGE104
510高压IGBT模块驱动的有源钳位
技术106
511高压IGBT模块驱动的di/dt
反馈技术111
512高压IGBT模块分段开通与关断
技术113
513高压IGBT模块驱动的软关断
技术117
514欠电压保护电路118
515短脉冲抑制电路119
516死区时间119
5161死区效应119
5162死区时间的计算方法120
517驱动电路的布局与栅极布线124
518栅极电压的测试方法126
519集成高压IGBT模块驱动器
介绍127
参考文献130
第6章高压IGBT模块的
保护131
61高压IGBT模块的过电压
保护131
611高压IGBT模块关断浪涌
电压产生的原因131
612常用直流侧电压Vdc检测
电路132
613吸收电路133
614降低主回路杂散电
感量LS137
615驱动电路采用有源钳位
抑制浪涌电压尖峰139
62高压IGBT模块的短路保护141
621短路与过载141
622高压IGBT模块的2种短路
模式142
623高压IGBT模块短路能力的
评价标准144
624短路故障的检测方法145
625影响短路电流大小的
因素149
626降低高压IGBT模块短路时
栅极电压峰值的方法151
63高压IGBT模块的过温保护155
631高压IGBT模块的功耗
计算156
632结温的计算161
633高压IGBT模块的冷却
方式164
64高压IGBT模块并联应用时的
均流保护167
641影响高压IGBT模块稳态
电流均衡的因素167
642影响高压IGBT模块动态
电流均衡的因素170
65高压IGBT模块串联应用时的
均压保护172
66高压IGBT模块安装时的注意
事项176
661安装方法176
662导热硅脂的涂抹方法176
663散热器的表面粗糙度和
平面度178
67高压IGBT模块运输与取用时的
注意事项179
68高压IGBT模块保存时的注意
事项180
参考文献180
第7章高压IGBT模块的失效
原因与失效模式181
71高压IGBT模块失效分析概述181
72高压IGBT模块失效与否的判
定方法184
721用万用表简单检查高压
IGBT模块是否损坏185
722通过参数测量准确判定高
压IGBT模块是否失效186
73高压IGBT模块的失效原因
分析187
731超出RBSOA导致的IGBT
单元失效原因188
732超出SCSOA导致的IGBT
单元失效原因189
733栅极过电压导致的高压
IGBT模块失效原因191
734结温过高导致的IGBT单
元失效原因191
735FWD单元失效原因192
74高压IGBT模块的失效模式196
741高压IGBT模块的VCE过
电压损坏模式196
742高压IGBT模块的VGE过
电压损坏模式197
743高压IGBT模块的过电流
损坏模式197
744高压IGBT模块的过热
损坏模式198
745功率循环失效模式199
746热循环失效模式200
747RBSOA失效模式200
748SCSOA失效模式201
749RRSOA失效模式201
参考文献202
第8章高压IGBT模块在轨道
牵引中的应用203
81轨道牵引中的电力电子技术
概述203
82轨道牵引中的变流器主电路
拓扑205
821电力机车和动车组车辆用牵引
变流器的主电路拓扑206
822电力机车和动车组车辆用辅助
变流器的主电路拓扑206
823城市轨道交通车辆用牵引逆变
器的主电路拓扑209
824城市轨道交通车辆用辅助逆变
器的主电路拓扑210
825牵引变流器的构成部件212
83高压IGBT模块在轨道牵引中的
应用214
831轨道牵引变流器中高压IGBT
模块电压电流等级的
选型214
832对高压IGBT模块短路耐量
及I2t的要求216
833对高压IGBT模块关断能力
的要求217
834对高压IGBT模块的寿命
要求219
835轨道牵引对高压IGBT模块长期
直流稳定性的要求223
836四象限脉冲整流器223
837轨道牵引中高压IGBT模块
的冷却方式226
84轨道牵引中的电动机控制
策略227
841异步电动机的矢量控制227
842异步电动机的直接转矩
控制236
参考文献244
第9章高压IGBT模块在中高压
变频器中的应用246
91中高压变频器概述246
92高压IGBT模块在功率单元级联
中高压变频器中的应用246
921功率单元级联中高压变频
器的工作原理246
922功率单元中高压IGBT模块
的功耗分布250
923功率单元级联中高压变频
器中IGBT模块的选型251
93高压IGBT模块在二极管钳位三
电平中高压变频器中的应用253
931二极管钳位三电平逆变器
工作原理253
932二极管钳位三电平逆变器中
高压IGBT模块的功耗计算
方法256
933二极管钳位三电平逆变器中
IGBT模块的吸收电路
设计259
934二极管钳位三电平逆变器的
中点电位平衡电路262
935二极管钳位三电平中高压变
频器中高压IGBT模块的
选型266
936二极管钳位三电平电路的
短路方式268
94中高压变频器的其他电路拓扑
简介268
参考文献269
第10章高压IGBT模块在VSC
HVDC中的应用270
101VSCHVDC技术概述270
102基于高压IGBT模块直接串联
的两电平和三电平电压源换
流器272
103模块化多电平电压源换流器
(MMCVSC)274
1031模块化多电平电压源换流器
的工作原理274
1032模块化多电平电压源换流器中
高压IGBT模块的选型277
参考文献280
第11章高压IGBT模块在风力发
电中的应用282
111风力发电概述282
112风电变流器的主电路拓扑284
1121双馈型风电变流器的主
电路拓扑284
1122直驱型风电变流器的主
电路拓扑284
1123风电变流器的构成286
113风力发电应用中对高压IGBT
模块的要求287
1131风电变流器中高压IGBT模块
的选型287
1132风电变流器对高压IGBT模块
的可靠性要求288
114高压IGBT模块在低电压穿越中的
应用288
115基于4500V高压IGBT模块的中
压风电变流器291
116高压IGBT模块在高海拔风力发
电中的应用293
117高压IGBT模块在海上风力发电
中的应用295
118高压IGBT模块在风电变流器中
的失效原因分析295
参考文献296