维普资讯
http://www.cqvip.com
变流技 术 与电力牵 引 ３ ２ ０
１０４
一一
．
１
９
，一
½
－ 姆
黝
ＩＢ
Ｇ Ｔ模块在 Ｔ Ｖ Ａ高速列½动力½
Ｇ —
辅助逆变器上的应用
Ａ． Ｊ ½ ½ ½
½ ½ ½½
（ ）
法
【 要 】 在 确保 Ｔ
摘
ＧＶ 的运 营和提 高可靠性 的前提 下，法 ½½营铁路 （ Ｎ Ｆ） 求一 种革新 、耐 用、可靠和
ＳＣ 寻
经济的器件 来更换½½½功率设备 中的 Ｇ Ｏ。文章介 绍 了保持 Ｔ ．
Ｔ
ＧＶ Ａ动½的½½½环境与静止 变流器½用 Ｉ Ｔ技 术
ＧＢ
的兼容性 。重点介 绍 了在一 个 ３ ＶＡ 的辅 助逆 变器上 开展 的相应 工½ ，
０½
为改造任 务制定的技 术规 范 ，并在 满足 热
要 求的 同时实现与现 有机械接 口的 匹配 ， 目的是提 高运行 的 可靠性 ，优 化开 关性 ½ ，以满足 Ｃ Ｍ 的要 求。研 究
Ｅ
工½成功 实现 了产品的工 业化 ，这½机 ½ ½辆工程技 术部 门的技 术服 务½ 满足 更换例如 ＧＴ
Ｏ之 类 的功 率 器件 的
需要 。
关键词 ：动力½； 逆变器； Ｇ
Ｔ ½； Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ
中图分类号：Ｕ ６ ． ７
２４３
＋
文献标识码：Ａ
文章编号：１７ 。４ ０２ ０ ）３０ １－５
６ １ １（０４０ －０９０
８
Ｕ½ ½½ ＧＢＴ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½Ａ½½ ½
½ ½
Ｉ
½ ½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ＴＧＶ ½ ½Ｃ½ ½
½
½
½
½
½ ½½ ½
Ａ½ ½½ ½ Ｓ
½½ ½ ： ＮＣＦ ½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½½ ½ —½½ ½ ½½½½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ½½ ⅡＧＴＯ½½ ½ ½½ ½ ½ ½
½ ½ ½½ ½ ½ ½ ， ½ ½ ½， ½½ ½ ½ ½ ½
½
½½
½
½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½
½
½ ½
½ ½
½
½ ½½ ½ ½ － ½
½½
½
½ ½½ ½ ½½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½
½½
½
½
½
½
½ ½
½
½ ＴＧＶ½½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½． ½
½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½
½
½
½
Ｏ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ Ｔ½
½ ½ ½
½½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½Ａ½ ½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ＴＧＶ ½½ ½ ½ ½
½
½
½
½ ½
½
½
½
½ ½
½
½
½ ½ ½ ½½
Ｃ
½
½½ ½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½
½½ ½ ½ ½
½
½ ½½ ½ ½ ½ Ｉ Ｔ ½ ½ ½ ½ Ｔ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ０½
½
½ ＧＢ ½ ½ ½ ½ ． ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½３ ＶＡ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ Ｍ ½½½ ½ ½ ½½½Ｗ½ ½ ½ ½ ½
½
½
½
½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ． ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½
½ ½
½
½ ½ ½
½
½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½½
½ ½ ½ ½½½½ ½ ½½ ½ ½½½ ½ ½½ ½ ½½½½½½½ ½ ½ ½½ ½½½½½½½ ½ ½½½ ½ ½½½￣½½ ・ ½½
½½½
½
½
½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½
½ ½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½
½
½ ½ ½
½
½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½½ ½½ ½½ ½ ½½ ½
½½ ½½ ½ ½½ ½ ½½ ½½½ ½ ½½½ ½½½½½ ½ ½½½½ ½
½ ½
½
½½ ½ ½½
½ ½½
½
ＥＭＣ½½ ½½ ½½ Ｉ½ ½ ½ ½½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½½
½½ ½½ ½．½ ½½½½½ ½½ ½ ½½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½
½
½
½
½
½
½
½
½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½
½ ½½ Ｕ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½
½
½
½ ½½
½½
½½
½
½½½ ½ ½½½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½
½ ½
ＧＴＯ½
，
Ｋ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ；½ ½ ½ ½ ＴＧＶ； ＧＢ
½ ½½ ½ ：
½
½½ ½ ½ ½ ；
½
½
Ｉ Ｔ
１ 引言
在提高 Ｔ Ｖ列½运行 的可靠性方面 ，由于 Ｇ Ｏ晶
Ｇ
Ｔ
闸管元件 的额定 电流小 （ ０ — ０ ）
２ ０ ６０Ａ ，负责机½½辆维
输与安全研究所 一
新技术实验室 ）签定 了一项合½研究
与开 发合 同 ，该合 同的内容 旨在定 义选 择标 准 ，并且
考 虑 到有关 铁路 机½½辆 技术 规范 的相关 要求 ，确定
高度集 成变 流器 的各部 件 的设 计参 数。
该 项合 同由 ３个阶段 构成 。
（ 开始 阶段
Ｉ）
已完成 ：
・
护 的法½½营铁路 （ Ｎ
Ｓ ＣＦ）开始 寻求一种革新 、持久
和经 济的技术方 案。 出于预测这种 Ｇ Ｏ晶闸管元件 的
Ｔ
过时以及尝试应用 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ新型功率器件的考虑 ，Ｓ Ｃ
Ｎ Ｆ于
１９ 年决定首先对装备在 Ｔ Ｖ．
９８
Ｇ Ａ动力½上的脉 ½调制
的 ３ Ｖ
０½ Ａ辅助逆变器进行改造 。相关 的变流器总共有
半 导½器 件特性 曲线 ；
定义和评定 Ｉ Ｔ模块及其 二次½源 ；
ＧＢ
在最初 阶段 只小批量制造 ，用 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ来替换 Ｇ Ｏ
Ｔ
装 ½验 证 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ方案是否合理 。
・
１ ８ ，其 中 ½ ５
０台
０
０台已装½½用。该项研究工½的重
０
点是提 高辅助变流器 工½ 的可靠性 。
考 虑到功 率器件 及相 关控制 元件 在技术 上 的不断
发展 ，Ｓ Ｃ
Ｎ Ｆ的机½½辆 和牵引部同时也决定 将该项研
・
功率 开关 的变流 器 ；
・
（
２）运用 阶段
究 扩展 为一项有 关高 度集成 的功 率模块 及其应 用 的前
瞻性工½。在此背景下 ， Ｎ Ｆ Ｉ Ｒ Ｔ ．Ｔ （
Ｓ Ｃ 与 Ｎ Ｅ ＳＬ Ｎ ½家运
通 过取 消 ＧＴＯ 所必需 的换 相辅 助 电路 ，同时½
Ｉ Ｔ的栅极 控制电子装½符合下列 规定 ，以实现工业
ＧＢ
维普资讯
http://www.cqvip.com
２
Ｏ
Ｉ Ｔ模块 在 Ｔ
ＧＢ
ＧＶ—
Ａ高 速列½动 力 ½辅助 逆变器 上的 应用
变流技 术与 电力牵 引 ３２ ０
１０ ４
化生产 ：
・
从 而具 有 良½ 的供 电冗½ 度 。
２ ２ 动力½的辅助设备
．
对 电磁干扰 （ Ｅ ）的要求 （
ＧＭ
临近设备无干扰 ）
；
采用联 锁装½ ，避免 同一个桥臂上的 ２个 Ｉ ＢＴ
Ｇ
・
动力½ 的辅 助设备有 如下 的功 ½ ：
（ ）电动机 、制动 电阻和牵引 电动机的通风 ；
１
（ 辅助机组的通风 ；
２）
元 件 同时控 制 。
（
３）开 发 阶 段
验证 下列新 技术 ：
高度集 成 的三相大 功率逆 变器结 构 ；
・
・
（ 冷却 油在 主变压 器和 电抗 器组件里 的循环 以
３）
及 该组件 的油 ．
空气热 交换 器的通 风 ；
适 用 于机 电方 面的 “ 元件 ”新技 术 的滤波 电
硅
热 交换 器 ，½将硅 元件 的较 小表 面上所 耗散 的
（
４）空气压缩 机的供 电 ；
（ 各机 组蓄 电池 的充 电 ，以及 向照 明装½ 、列
５）
容 器 （ 小 Ｉ ＢＴ结 构与 电容器之 间的连线 电感 ）
减
Ｇ
；
・
½ 头灯 、司机 室所 有装备 以及 动力 ½的控 制调节 装½
提 供所 需 电源 。
热 量吸收 ，再将 之分 布在一 个较 大的交换 面上 ；
高压 电源 供电 （
本文指 ５ ０
３ Ｖ）的高度集 成的栅
・
输入电压为 ５０ （ ２） ５ ３ ½
０Ｖ 图
的 台 ０ ＶＡ的三相逆变
极 控制 电子装½ （ 动器 ）
驱
；
・
器 向电动通 风机组 、变 压器 油冷却 液循环 用 的 ２个泵
及１
台空气 压缩机供 电。而分别与电动机组相连的 ２
个
用有关 现在 控制装 ½ 的反馈 信 息来研究 功率 开
关 的近距 离控 制保 护。
该种 新 的结 构应 ½性 价 比得 以改 善 。
１ Ｗ 蓄 电池充 电器确保动力½ 的½压供 电 （ ２Ｖ ½
０½
７
２ ＧＶ Ａ列½
Ｔ —
Ｔ ．
ＧＶ Ａ列 ½是 由首尾 ２
节动力½和 １
０节中间拖 ½
编组而成 ，共有 ４台变流机组 ，每 台机组 向 ２台牵 引电
动机供电 。８
动力½½周功率可保证 ３０½ ½的商
ＭＷ
０ ½／
业 运营速 度 。辅 助装 ½分 为 ２大类 ：直 接与列 ½运行
有关 的辅助 功½ （
牵引 、制动 以及 司机室安 全设 备的
功½ ）必需 的设备 以及 与乘务 员和旅 客舒适性 有关 的
设 备 。其 中供 给牵 引 、制动 、司机室 的 固定 功率 每节
动力½为 １ ０½ ，供给乘客舒适性要求 的设备功率为
Ｗ
７
３ ０½
３ Ｗ。此外还有列 ½采暖所需的 ３ ０½ 功率 。
０ Ｗ
２ １ 辅助设备的 电½分 配原 理
．
Ｔ
ＧＶ列½设计 的一 条指导原则是 务必 ½牵引设备
图 ２ Ｇ Ａ辅助装½的供 电原理 图
Ｔ Ｖ．
２ ３ 拖 ½的辅助设 备
．
拖 ½的辅 助设 备确 保拖 ½和 司机室里 所有 的空调
设 备 、客室 与司机 室里 的通风 装½ 以及餐 饮设 备 （
制
和辅助设 备达 到最 大的利 用率 ，同时 也要求 这些设 备
具有较 高 的可 靠性 ，以减 少运 营事故 和维护操 ½ 。 由
此 进行 冗½设 计 ，½得 与列½运 行或旅 客舒适 性有 关
冷装½ 、
炉具等 ） ２０３０ ０ 电源供电，同时保证
的 ２／ Ｖ５ Ｈ½
８
对拖½上所有 电子装½ 、照明装½ 、继电器等 ７
２
Ｖ½压
电器 的供 电。这些辅助设备包括 ２台 ３ ０½ Ａ三相逆变
０ Ｖ
器 和 ２台 ３ Ｗ 蓄电池充 电器。与动力½相 同，这些变
０½
流 器是通过一个二极管 “
或”门连接到 ５ ０Ｖ的线上 。
０
的设备 中出现任½ 故障 时 ，列 ½½继续 执行 它 的任 务
而不会 对乘 客造成 任½ ½响 或不适 。所有 的辅助 电动
机½ 选用 异 步 电动机 ，它们 比换 向器 电动机 更坚 固 ，
同时又具 有近似工业供 电特性 （ ８ ０Ｈ½ ½½½½辅
３ ０Ｖ ５
３ Ｉ Ｔ模块 与逆变器环境 的匹配
ＧＢ
３１ Ｔ －
．
ＧＶ Ａ的辅 助逆变 器
助设备的供电如图 １
所示 。供 电是通过 ２
个各 自供 电给
条 ５ ０Ｖ 线路 的辅助 斩波器来 完成 的。静止 变流器
０
（ ＶＳ） 过一个二极管 “
Ｃ
通
或”门与 ５ ０Ｖ的线路相连 ，
０
一
图３
表示 Ｔ ．
ＧＶ Ａ的 Ｇ Ｏ辅 助逆变器 的原理图 ，其
Ｔ
外 型尺寸为． ＝ ３ ½， ３ ２
Ｌ ６ ０½ Ｉ ０ Ｈ ２ ２ ½。
＝ ½½，＝ ５ 它有６
½
个与
其 栅极 电子控制插件 （
人们 也称之为 “
驱动器”） 连
相
的功率开关元件 （ Ｔ
Ｇ Ｏ） Ｇ Ｏ必需 的换相辅助电路。
和 Ｔ
＞
冗½的５ ½毫
０ Ｉ路
０
．
＜
・
Ｉ
．
．
Ｉ
“
压装”型 Ｇ Ｏ及其 相对应 的二极管安装在与地 电气绝
Ｔ
缘 的接点上 。对 逆变 器的监 控有用 的信 息 由½ 于箱 内
１Ｗ
＾。
Ｕ
½
。一
享
５ 曾
½、 舭
辛 器
２
Ⅲ
Ｃ
，
宰
Ｖ ＿
Ｓ 宰
Ａ
３
０
１
Ｖ
０
Ａ
½
７½
２ 直流
一
，
的 电压传感器 （ ½效应传感器 ）和电流传 感器 （ Ｉ
Ｈ½½
Ｔ）
输 出。对 于维护部 门，该设备是一个重量 为 ３ ． ½
９６ ½的
可拆卸组件。 一 台动力½上 所装备 的 ５
个辅助逆变器有
各 自的 电子控 制装 ½ ，它们 或者 是安装 在 电动机组 台
架 上 ，或者 是安装 在辅 助机 组 台架 上 。
葫 ½１
力
Ｉ
拖 ＝节
½½
½
．
葫力
½２
图Ｉ Ｔ
ＧＶ． 大西洋列 ½½½½辅助 电源的供 电原理 图
Ａ
维普资讯
http://www.cqvip.com
变流技术与宅力牵引 ３ ２ ０
½０ ４
Ｉ
ＧＢＴ模块在 Ｔ
ＧＶ—
Ａ高速列½动力½辅助逆变器上的应用
２
½
电动½
¨嘴 雌
３ ：，．
½ ＝
嚣
½０
：Ｖ
０
½电
压
０
½Ⅱ
½娟
÷
列
矛 ½
笋½ 擒 应
½
疣
图 ３ 三相 逆 变器的 电路 原 理 图
３２ 特 性 、元件 参数 的确 定
．
确 定元 件 设 计参 数 的标 准 是 ：电气 特 性 （
工½ 电
流 、电压 及频 率 ）
、外 ½尺 寸 、元件 的选定 （ 术½ 力
技
图 ６ 电动 通 风机 在 可变 频率 下 启动 时 的 电流和 电压
波 ½
长久的 、
并在供应商之间是可互换的工业化模块 ）
、热
态 、电磁 特征 、逆 变 器 内在 的 防护 。
图 ４阐明 了电气特性 。在该 例 中 ，逆 变器 供 电给 ３
布局要求应与现有的条件相结合 。它们对逆变器
箱的几½½状 （
尺寸 、内部布局 ）
、冷却类型及对外的
接口（
负½½ 的通风损失 、连接 、控制信号 ） 出了要
提
求。
台并联电动机，启动电流达到 ２０Ａ峰值 ．即在达到有
０
效电流 ３－ ０Ａ范围内 （
０５
依需保证的功½而定 ）
的正常
工½点之前 的 ３Ｓ
内峰值 电流为 ８
ＯＡ ．持 续功 率为 １０
０
½ Ａ 图 ５ 图 ６分 别表示 了在 ５ ½固定 频率下 工½
Ｖ
和
０Ｈ
的 电动 机 的 电压 与 电 流波 ½ 圈和 需要 在 可 变 频 率 下启
动 的通 风 机的 电 流 与 电压 的具½ 波½ 。 电气 特性 的 测
定工½是在 Ｂ ½½ ½½ 的 ＥＭＭ （ ½½辆维修 厂 ）的
½ ½½
½
Ｉ
机
试 验台上 以及维 护中心 Ｃ½½½ ½的 ＥＭ 的 列½上进 行
½½½
½½
Ｉ
的
½
一
选择 Ｉ Ｔ模块 的 主要参 数 有 ：耐 压强度 、试验 峰
ＧＢ
值 电流 、冷却类型 、产品 目½上标准模块是 否存在以
及机 电兼容性 对 几家供 应商 （ ½ ½ 、Ｍ½ ½ ½½ 和
Ｅ ½½
½ ½½½
½
Ｆ½）
½ 的元件进行了功率模块的选用试验 为替换 Ｔ Ｖ
½
Ｇ ．
Ａ 上辅 助 变流器 的 ＧＴ
Ｏ器 件 ，选择 的元 件 是 １ ０
０Ｖ、
２
４０Ａ的 ＩＢ
０
Ｇ Ｔ模块 （
用于替换 １ ０
０Ｖ、 ０
２
３０Ａ的 Ｇ Ｏ元
Ｔ
件 ） 在该 模块 里 不仅 集成 了 Ｉ Ｔ芯 片 ，还 集成 了 相
ＧＢ
应 的 续 流 二扳 管 芯 片 。
。
。
Ｃ
．
“
，
肼
ＧＢ Ｍ
½．
￣ Ｍ Ⅱ 在∞
宅 匮Ｉ
ＡＵＸ Ｉ Ｔ，
½
½ Ｍ½
½
蝌
ＯＮＤ
￣
½颤
目自
½用 Ｉ Ｔ可 以取 消所有 的换 相辅助 电路 （
ＧＢ
吸收 电
路 的 电 容器 、电抗 器 ，二极 管 和 电阻 ） 相减 少为 一
。每
个换相器件 （ ７ ，它由与电容相连接的 ２ Ｉ Ｂ
图 ）
个 Ｇ Ｔ模
块构成 采用多线连接的各相主电路的元件数 由２
７个
缩 减 为 ５个 ＝各 相 机械 连 接 在唯 一 的 冷 却器 上 。实 现
了 自身 对地绝缘 的 Ｉ Ｔ模块 不再需 要 配备绝缘 接点 和
ＧＢ
复杂 的机械 安装 ，而这 在晶 闸管或 ＧＴ
Ｏ晶 闸管传 统 技
术里是必须有的。 采用 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ模块可确保制成的逆变器
重量不超过 ３ ½ 相对于Ｇ Ｏ逆变器．重量减½了
５ 窑（
５
Ｔ
４½
½）
图 ４ 逆 变嚣的 启动 电流
Ｔ
ＧＶＡ糟啦蓬壹番
部
½
一
／
、
图 ７ ３ ＶＡ逆 变嚣的换 相元件 的 电路 囤，装有 ＧＴ
０½
Ｏ
电路 及其 相 关元件 以厦 用于替 换 的 Ｉ Ｔ模 块
ＧＢ
３３ 热设计 参数 的试 验验证
．
３３１ 换 相器件 的热损耗
．．
图５ 在 ５ Ｈ 固定频率下负½½启动时的电流和电压波½
０½
热设计参数应½将 Ｐ
Ｎ结与 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ外壳之间的温度
偏差限制在 ３ 多度的范围之内。以便达到符合 Ｓ Ｃ
０
Ｎ Ｆ的
维普资讯
http://www.cqvip.com
２
２
ＧＢ
Ｔ模块 在 Ｔ
ＧＶ—
Ａ高 速列½ 动 力½辅 助逆变 器上 的应用
， ２０ ½
＝ ０ ½／
变流 技术与 电力 牵引 ３ ２ ０
／０４
技 术规 范 的½ 用 寿½ 。
在 ½用不 同类 型 的标 准冷却 器进行 热力 特性 曲线
的绘制之后 ，选择 表面已机加工½ 的 １
５½½厚的型材 ，
‘
’
以改善 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ底板与冷却器之间的热接触。表面½精机
加工可½热阻降½ ２ ½ ５ 。
０２％
强制对流方式 （ 气流量为 ２５½ ）下 Ｐ
空
． ／
½
Ｎ结 与
½ — 、
、‘
．、
、
Ｒ ２½
½ ½６’
½ ／
½ 八、
－½
、
Ｉ
—
½
½
½
½６ ／ Ｒ ＆
＝
Ｑ
½ Ｉ
½
环境温度之间 的热阻为 ０４ ½，
．％／ 而在 ＧＴ
Ｏ逆 变器时为
０７ ½ 。½总 的热量损耗接 近于 ＧＴ 的热量损耗 时 ，
．％／
Ｏ
ＩＢ
Ｇ Ｔ所承受 的温度或温度 的变化要½得 多。这一点大
／＼
＼ ½
Ｖ
½
、½
－
Ｄ －
Ｅ
½
½
大有 利于提 高设备 的可 靠性 。
½用双 Ｉ Ｔ模块 的方案 （
ＧＢ
２个开关 与其放 电二极
管一½ 化 ，即一个 整相 在 同一个 箱 中 ）已从热力 特性
方面得 到了验证 。½管所获得 的试 验结果 表明数值稍
图８ ＩＢ
Ｇ Ｔ开通 时 Ｒ Ｏ （１的 ½ 响
½ Ｎ ½）
（）
１ 硬开关控制 （
制造商所建议的 Ｒ Ｏ
½ Ｎ值最小 ）
；
（ ）半硬开关或半½开关控制 （ ½½ 值为 １ ０ Ｖ
２
½／½
０／
０
）
；
微偏高 ，½它 为 Ｓ Ｃ
Ｎ Ｆ的维护服务却提供了一个 可供选
择 的方法 。
３３２ 控制电路 的热损耗
Ｉ
．
（
３）½开关控制 （ ½ ½
½／ 值为 ５ ０Ｖ ½ 。
½
０ ／ ）
图 ９ 出 Ｉ Ｔ关断时栅极 阻抗 （ ½ Ｆ
给
ＧＢ
Ｒ Ｏ Ｆ）的½响。
已研制 出一种 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ专用的新 型驱动器插件 。考虑
到 ＩＢ
Ｇ Ｔ的 ＭＯＳ 构所要求 的电压控制 ，该插件实际
结
上没有½耗 。相对 于 ＧＴ
Ｏ驱动器插件而言 ，逆变器箱
与触 发时一样 ，可 通过 对栅极 电阻的½用 来控制 元件
中温度测量的结果 表明温度 降½ 了 ３ 。
Ｏ Ｋ。插 件温度的
降½ 自然提 高 了箱 中的所有 元件 （ 如冷凝 器 、传 感
例
器 以及其 他 电子 电路 ）的可靠性 。
３４ ½ ／ ½
． ½ 极限值 的试验研究
½
关 断时的 ½￣½
½ 值。得 到的 ½￣½
½
½ 值将在 ５ ０ ½０ ／½
½
０ ７０Ｖ Ｉ
６
½
的范 围内 。栅 极 电阻 同样 也 对产生 过 电压极 限值 的电
流 的 ½／ ½
½ 值起 ½用 。
½
½ ２ Ｏ ½½
＝ Ｏ ½ Ｊ
ＩＢ
Ｇ Ｔ辅助逆变器装在动力½上 ，不应 产生有 可½
干扰 附近设备 的电磁辐射 。Ｉ Ｔ技术 的特点 是开关 速
ＧＢ
Ｊ
＼
，＼
％
½ ／ ½
， ½
』
½
，
，
， ＼
腭 ½½ ２ Ｑ
½＝ ７
，
、
脚 ７
＝６ ½
）
度比 Ｇ Ｏ晶闸管器件要高出 １ 倍 。另一方面 ，与 “
Ｔ
０
压
装 ”技 术相 比 ，模块 化组装 技术 ½对地 的杂散 电容 至
少增大 了 １ 。模块内部的电气绝缘距离为 ０６
０
． ½½，而
３
压装 电路 的绝缘 距离 以厘米 计 。
因此 ，首要 的工½就是确定 Ｇ Ｏ逆变器 的那些构
Ｔ
：０ ½
１ Ｖ／
０
Ｒ ０ ½／
½＝
Ｊ ２½
½
６
½
’
／
／／
、
／
１
庙
Ｉ
½
、
一
‘３ ０ ／
０ Ａ½ ０
玎
成辐射 干扰的开关特性 。这些参数值 既取决于 ＧＴ
Ｏ的
内在 特性 ，又 与换相 电路有关 。该 电路 由于其 自身特
图 ９ ＩＢ
Ｇ Ｔ关 断 时 Ｒ Ｏ Ｆ ½） ½响
½ Ｆ （１ 的
图 １ 和图 １ 给出了Ｉ Ｂ
０
１
Ｇ Ｔ导通与关断时 ½／½
½½ 相
应于栅极控制 、换相 电流 以及 Ｉ Ｔ的温度 （ ５½
ＧＢ
２ ￣ ￣
１ ５ ）的变化特性 曲线 。
２℃
３０
５０
３Ｃ
０ ０
性 ，可限制一部分 因换相产生 的高频辐射 ：Ｒ
ＣＤ 电路
限制 ½ ／ ½ ，电抗器 限制 ½／½ 。
½½ 值
½ 值
½
½用 Ｉ Ｔ元件时 ，所 有这些换相辅助单元½可 以
ＧＢ
取 消 。不 添加无 源部件 时 ，我 们所 掌握 的唯一方 法就
是通过直接控制 Ｉ Ｔ栅极½用来 控制 ½ ／½ 。这个
ＧＢ
½½ 值
２０
５０
Ｉ １０ Ｖ－０
（
２ ０ ４ ０Ａ
Ｕ½ ½ ＝ ０ Ｖ
½ ½ ５０
½，
＼
．
、Ｌ
Ｃ￣ － ½
½４７ Ｆ
２ ℃
５
½用 可½ 电磁辐射 限制 在动½ 设备所 容许 的水平 。应
２０
００
注意 的是需 要½用 “母 线”类 型的连线来减少 连接 电
感。
从 图 ８中可看 出 Ｉ Ｔ触发时其栅极阻抗所产生 的
ＧＢ
½响 。Ｉ Ｔ电流的变化速度 （ ½
ＧＢ
１ ）和电压 的变化速度
½½
½
½½
， ½ ½ ０
½ 。５０
½０
００
．½
２ ℃
５
Ｒ½
½￣２７ ）
½
２Ｃ
５
＂
５０
０
０
蔓 二℃ —
½ ２
½ ½ ½½½
５
一
一
￣ ＿． ． － ＿ Ｒ ＝７
２－ ． － ￣ ½ ４½
－ Ｔ－ －
－－ －
．
－
½ ）
．，
½ ½＝６½ 。
½
Ｑ
－ ½ － ．½
Ｒ½ ９４）
１５
２℃
½・ 一 一
‘
● ．
一．
＾
½．
½
…
（ ）随栅极阻抗值 的减小 而明显 减小 ，
因此 可将 ½ ／
½
½ 值 调节 至期望 值 。该 曲线 图上 ½ ／ ½ 的变化 比为
½
½½ 值
０
½０
０
２０
０
½
：
３０
０
½
４０
０
５０
０
６０
０
２ （ ０ ９Ｏ½ ½ 。同时随着 ½ ½ 值的减小 ，续流
． ２ ０ ½Ｏ ／ ）
５ ３
½½
／
二极管 的恢复 电流 （
触发 时检测 到 的过 电流 ）按 相似
的 比例减小 。
试验确定了 ３
种类 型的控制 ，它们分别被称之 为 ½
图 ½ Ｇ Ｔ开通时½￣½
０ ＩＢ
½ 相应于电流，和温度的变化
½
½
½器件开通 （ Ｎ）时 ，½／½
Ｏ
½½ 相应 于电流变化保持
恒 定 ，½硬开关控 制除外 （
此时 电流越小 ，½ ￣ ½
½½ 的值
越大 ）
。与关 断情½不 同的是 ，½／ ½
½½ 随温度的上升稍有
维普资讯
http://www.cqvip.com
变流 技术 与电 力牵 引 ３ ２ ０
／０ ４
Ｉ Ｔ模块 在 Ｔ
ＧＢ
ＧＶ—
Ａ高 速 列½ 动 力½辅 助逆 变器上 的应 用
：
２
３
尸
Ｉ
ＧＢ １ ０ －０ Ａ
２ ０Ｖ ４ ０
Ｕ½＿＝３
½
０９½
；
（
３）将各栅 极控制方案 的排放结果 与坐标 系比较 ，
● ● 一
一
Ｃ½ ＝
７ ［
½
４ ½
－
一
－＿
．½
‘
½
２ ℃
５
Ｋ½ １ ６
½＝２ ¨
】
½ ½＝５Ｉ
Ｏ½
Ｑ
●
●
，
。 ＿ ＿ ＿
一
—
一
然后选 择 一个合 适 的方 案 ；
（ 在 Ｔ Ｖ Ａ动力½ 的 ５
４）
Ｇ —
个工½½½上评估 Ｉ Ｂ
ＧＴ
逆 变器 的性 ½ 。
½５
２ ℃
， ，，
，
½ ，
，
一
，
检测工½是在 Ｓ Ｃ 的工程实验室 （ＧＬ 进行 的。
Ｎ Ｆ
Ｉ ．Ｅ）
½５ ‘
２℃
½
一
Ｉ ½ ：２
½
½
７Ｑ
２ ．
５
℃ …
Ｉ
２，０
一一Ｒ½ ０
－ ６½
½
举例来说 ，½ １ 给 出了 ３
３
种不 同控制方式 的 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ
逆变器所生成的 １ Ｈ½２ ½的谐波电流的频谱 ，并
½ 一 ０
０
ＭＨ
与 Ｇ Ｏ逆变器 的坐标 系进行 比较 。在高频下 ，这些 曲
Ｔ
线证实 了 ½／ ½
½½ 的检 测所 获得 的结果 ，并表 明硬开关控
图 １ Ｉ Ｂ 关 断 时 ½／ ½ 应 于 电流 ，和 温度 的 变 化
１ Ｇ Ｔ
½½ 相
制 的 排 放 等 级 最 高 。½ 开 关 控 制 达 到 的排 放 等 级 与
Ｇ Ｏ的相似。
Ｔ
增大。
½器 件关断 （ Ｆ）时 ，½／½ 电流 变化 的½ 响
ＯＦ
½½ 受
很小 ，除非是在给 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ½加一种 硬开关控制 的工½情
½下 （
此时它随 电流 的增 大而增大 ）
。相反 ，与关断
时不 同 ，随着 Ｉ Ｔ的温度升高 ，½／ ½
ＧＢ
½½ ½微下 降。
研究 工½ 确 定 了 ½ ／½ 硅元件 温度 、换相 电流 、
½½ 与
控制 类 型之 间的 变化关 系 。可 明确 的一 点是 半½ 开关
或½开关 的控制原理 可控制 ½ ／ ½
½½ 值以及所产 生的 电磁
干扰的频谱 。图 １
２阐释了 Ｇ Ｏ和 Ｉ Ｔ器 件开关之 问
Ｔ
ＧＢ
的差异 。电压 曲线 和 的波 ½相似 ，反之 ，电流 ，
Ｔ
和 的曲线差 异很大 ，这是 由于 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ方案 无换相 电感
的缘 故 。
½ ０ ½／
＝２ ０ ½
½
冀旱，Ｈ
½Ｚ
图 １ ＋ ０ Ｖ电源电缆 中的谐波 电流
３
５０
（ ＳＣ
在 Ｎ Ｆ的工程 实验 室 （ Ｇ Ｌ
Ｉ ．Ｅ）的测定 ）
’、龟
＼
，
½
．
½ 管 “ ½开 关” 控制 的排 放等 级 比在实 验室 测
半
得 的 Ｇ Ｏ 的排放 等级要高得多 ，½ Ｔ
Ｔ
ＧＶ—
Ａ动力 ½在
一
半½
阡关控 ＧＩ 、
斟的Ｉ
盯
．
＼
Ｃ ½½½
½½½ ½间 以及在线路上 的考核表明 ，其设备与 Ｉ Ｂ
½½
ＧＴ
½ 、１
Ｔ
＼Ｇ
Ｏ
．
，
Ｊ
½
Ⅶ
’Ｔ Ｎ
Ｉ
逆 变器 的兼 容 。
／
４ Ｓ Ｃ
Ｎ Ｆ的技术服务部完成 的工业化生产
½ 的机½ 与牵引部 门的技 术服 务小组 与
ＣＦ
Ｎ
Ｂ ½½ ½
½ ½½
½ ½工厂 的维护 中心 、Ｃ ½ ½ ½的 Ｔ Ｖ Ａ维护基
½ ½½
½½
Ｇ －
地 的辅助变流器小组密切合½完成如下研究工½ ：
（ ）在 Ｉ Ｅ
１
ＮＲ Ｔ完成 的工½的基础 上 ，应用 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ模
块 来替代整 套 Ｇ
ＴＯ压装 单元 。
图 １ 触发 时 的换 相 ： Ｉ Ｂ
２
Ｇ Ｔ和 Ｇ Ｏ之 间 的 差别
Ｔ
总的说来 ，选择栅 极控 制方案 的依据 ，一是 ＧＴ
Ｏ
辅 助逆 变器的开关特性 ，二是 集成 Ｉ Ｂ
Ｇ Ｔ模块容许 的换
相 损耗 。有 一个 折 中方 案可 以接 受 ，它接近 于 “
半½
开关”控制 。其 ½／½
½ 略微 高于 ＧＴ
½
Ｏ逆变器所生成的相
应 值 。½ 管在 开通 和关 断 时栅极 电阻 的增 大 导致 换相
损耗明显增大 ，½在应用 中， 这种½响不大 ，因为逆变
器的最大调制频率为 ４ ０Ｈ 。
５ ½
３５ Ｇ Ｏ和 Ｉ Ｔ逆变器的 电磁兼容 （ Ｍ ） ½
．
Ｔ
ＧＢ
ＣＥ
性
的检 测
按 照 Ｃ Ｍ 的要求 ，改造后 的逆变器应用步骤如下 ：
Ｅ
（ 研制 Ｉ Ｂ
２）
Ｇ Ｔ栅 极控 制的 电子插件 ；
（ 更 改 电力布线 和控制布 线 ；
３）
（ 在现有机箱里将 ＩＢ 一
４）
Ｇ Ｔ 换相电容器 一 母线” 组
“
装 在热 交换 器上 ；
（
５）编写 技术说 明书 （
试验 和检测 ）
；
（
６）在线试验 和性½试验之后是 在 Ｃ ½½ ½
½ ½ ½½的辅
½
助 变流 器小组 的协 助下 进行 产 品 的跟踪 。
（ 实验 室建 立一个 可反 映 ＧＴ
１）
Ｏ逆 变器 特性 的负
现今已有 １０台逆变器在工½ ，效果 良½。实际上 ，
２
第１
台改造后 的逆变器已于 １９ 年 １月装½½用。 ２０
９９ Ｏ
到 ０１
年３
月初 ，１０台逆变器 已正常运行 ５ 万 ½
２
５
，而没有 出现
½½侧 （
电动机 ）和电源侧 （ ０ ） 电缆上 排放噪声
５ ０Ｖ 的
的 “
频率振幅” 坐标 系 ；
（ 在 同一条件下测量 Ｉ Ｔ逆变器所排放 出的噪
２）
ＧＢ
任½与整套 ＩＢ
Ｇ Ｔ的应用有关 的故 障。 （
下½ 第 ３ 页 ）
１
京公网安备 11010802033920号
Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
评论