牽引變流器直流母排雜散電感的建模、分析及設計

第1章牽引變流器研究概述
1.1牽引變流器研究背景及意義1
1.2牽引變流器研究現(xiàn)狀3
1.2.1IGBT建模研究現(xiàn)狀3
1.2.2基于電熱耦合的牽引變流器特性分析研究現(xiàn)狀4
1.2.3直流母排雜散電感研究現(xiàn)狀6
1.2.4牽引變流器損耗計算和散熱分析研究現(xiàn)狀8

第2章考慮溫度影響的IGBT電氣模型建模及應用
2.1IGBT的開通關斷特性11
2.1.1開通過程12
2.1.2關斷過程14
2.2IGBT的電氣模型15
2.2.1靜態(tài)特性建模15
2.2.2動態(tài)特性建模17
2.3溫度對IGBT特性及IGBT模型的影響22
2.3.1溫度對IGBT特性的影響22
2.3.2考慮結溫影響的IGBT電氣模型25
2.3.3不同結溫下的IGBT開關特性26
2.4用IGBT的電氣模型分析緩沖電路和IGBT并聯(lián)30
2.4.1Snubber電容對變流器特性的影響30
2.4.2寄生參數(shù)對IGBT并聯(lián)的影響33
2.5線路雜散電感對IGBT電氣特性的影響36
2.6實驗驗證37

第3章牽引變流器系統(tǒng)的電熱模型及特性分析
3.1IGBT模塊的熱模型40
3.1.1IGBT模塊的內(nèi)部結構40
3.1.2IGBT的瞬態(tài)熱阻抗41
3.1.3IGBT模塊的熱模型43
3.2變流器散熱系統(tǒng)的熱模型46
3.3IGBT模塊和變流器的電熱模型47
3.4基于變流器電熱模型的瞬態(tài)特性仿真48
3.4.1變流器電熱耦合的流程48
3.4.2變流器電熱模型的參數(shù)49
3.4.3基于變流器電熱模型的特性仿真結果50

第4章牽引變流器直流母排雜散電感的分析與優(yōu)化
4.1雜散電感的分布56
4.2引起IGBT關斷電壓過沖的雜散電感分析57
4.2.1從T1、T4導通換流到T4、VD3導通的過程57
4.2.2從T4、VD3導通換流到VD3、VD2導通的過程60
4.3平板疊層母排的模型和雜散參數(shù)63
4.4直流母排結構因素對降低雜散電感的分析65
4.5直流母排雜散電感的優(yōu)化71
4.5.1直流電源接線及電容布局對降低雜散電感的分析71
4.5.2直流母排層數(shù)對降低雜散電感的分析79
4.5.3直流母排橋接對降低雜散電感的分析84
4.5.4直流母排雜散電感的優(yōu)化原則85
4.6實驗驗證85

第5章基于IGBT電流波形的牽引變流器損耗計算方法
5.1IGBT模塊功率損耗分析95
5.1.1IGBT模塊功率損耗構成分析95
5.1.2影響IGBT模塊損耗的主要因素和影響規(guī)律96
5.2線路雜散電感和直流母線電壓對IGBT模塊損耗的影響98
5.3現(xiàn)有的IGBT模塊功率損耗計算方法102
5.4基于電流波形的IGBT模塊損耗計算方法103
5.5不同調制度、功率因數(shù)角和調制策略下的模塊功率損耗110

第6章牽引變流器散熱系統(tǒng)的設計分析方法及優(yōu)化
6.1牽引變流器散熱系統(tǒng)的設計方法113
6.2牽引變流器散熱系統(tǒng)的分析方法116
6.2.1散熱系統(tǒng)熱分析方法概述116
6.2.2散熱系統(tǒng)中的熱量傳輸方程和控制方程117
6.2.3散熱系統(tǒng)的分析模型118
6.2.4散熱系統(tǒng)溫度場數(shù)值計算方法120
6.3牽引變流器強迫風冷散熱系統(tǒng)設計121
6.3.1牽引變流器的拓撲及損耗計算121
6.3.2設計的散熱系統(tǒng)及結構122
6.3.3風道風壓計算和風機工作點確定123
6.3.4散熱系統(tǒng)的仿真125
6.4強迫風冷系統(tǒng)的散熱優(yōu)化129
6.5實驗驗證131

第7章多母排條件下雜散電感的提取及協(xié)同設計方法
7.1相鄰兩組母排之間雜散電感的影響分析概述139
7.2相鄰母排垂直方向上下分布的雜散電感分析142
7.3相鄰母排水平方向左右分布的雜散電感分析145
7.4母排在不同角度下的雜散電感分析148

第8章母排溫度和電流頻率對母排雜散參數(shù)的影響
8.1母排溫度對其雜散電感與電阻的影響153
8.2母排中電流頻率對其雜散電感與電阻的影響154
8.2.1集膚效應與鄰近效應154
8.2.2考慮集膚效應與鄰近效應的母排雜散參數(shù)分析157
8.2.3不同頻率下母排雜散電感與電阻的仿真提取158

第9章基于加權最小二乘的回路雜散電感提取優(yōu)化方法
9.1加權最小二乘原理分析161
9.2IGBT關斷瞬間的雜散電感提取優(yōu)化162
9.3實驗驗證165
9.3.1雙脈沖原理分析165
9.3.2基于電容組布局對雜散電感的優(yōu)化實驗166

參考文獻