凌亚涛 赵争鸣 姬世奇

基于主动栅极驱动的IGBT开关特性自调节控制

凌亚涛 赵争鸣 姬世奇

（电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室（清华大学电机系） 北京 100084）

常规驱动（CGD）对绝缘栅双极型晶体管（IGBT）开关特性的控制优化程度有限。当换流条件改变时，CGD方法也无法保证器件开关特性可以保持在最优状况，即缺乏自调节能力。学术界相应地提出主动栅极驱动（AGD）方法来实现对开关特性的自调节控制。但在实施自调节控制时，会遇到自调节控制稳定性、控制精度等方面的问题。该文在之前工作的基础上开展后续深入研究，针对这些问题，从理论上提出自调节控制时的3个关键设计点，并分别进行了实验验证，为AGD方法实施自调节控制提供了指导。该文综述已有驱动对IGBT关断峰值电压控制的缺陷，提出一种端电压峰值采样电路。将该采样电路与自调节控制结合，通过实验验证了直接控制端电压峰值的准确性，为更安全、更低损耗地关断IGBT打下了坚实基础。

IGBT 开关特性 自调节控制 主动栅极驱动 开通延迟 关断端电压峰值

0 引言

功率半导体器件绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）自20世纪80年代诞生之后就获得了广泛运用[1-4]。因此，对IGBT的电气性能进行优化就显得很有意义。IGBT断、通态电气性能基本是由器件本体性质决定，而其开关瞬态电气特性可以通过外部电路进行更大程度的控制与优化。文献[5]对改善IGBT开关特性的主要方法作了详细归纳与分析，说明了从驱动侧对IGBT开关瞬态过程施加控制具备更显著的优势，即有可控性高、无需改变主电路且不会影响器件通态电流大小等优点。……