高压IGBT模块应用技术
出版时间： 2015年版
丛编项： 电力电子新技术系列图书
内容简介
　　《高压IGBT模块应用技术》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。《高压IGBT模块应用技术》内容新颖，介绍了*前沿的高压IGBT模块制造技术和应用设计技术；内容全面，涵盖了高压IGBT模块产品工程的全部技术：芯片技术、封装技术、制造技术、测试技术、可靠性技术和应用技术等；注重理论与实用的结合，很多内容是基于实验室和现场应用的实测结果。《高压IGBT模块应用技术》非常适合电力电子装置设计工程师、功率半导体应用技术人员参考和使用，无论从事哪个领域进行开发设计，本书都会有所助益。本书对在大专院校里从事电力电子技术研究的广大师生也很有帮助。同时本书介绍的封装技术、制造技术、测试技术、可靠性技术等对半导体器件研发工程师和科研管理者也有参考价值。
目录
前言第1章概述11.1电力电子技术概述11.2功率半导体器件的发展11.3IGBT模块概述31.4IGBT模块的关键技术51.5IGBT模块的主要应用领域81.6IGBT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152.1IGBT的基本结构和工作原理152.2高压IGBT芯片的发展162.3高压IGBT芯片的表面栅结构172.3.1平面栅IGBT172.3.2沟槽栅IGBT182.4高压IGBT芯片的纵向结构182.5英飞凌*新高压IGBT芯片技术介绍：Trench+FS技术202.6日立*新高压IGBT芯片技术介绍：Trench HiGT+sLiPT技术212.7三菱电机*新高压IGBT芯片技术介绍：CSTBTTM+LPT技术222.8ABB*新高压IGBT芯片技术介绍：Fine planar+SPT+技术232.9SiC芯片技术232.10RC(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263.1高压IGBT模块的封装与结构263.1.1高压IGBT模块的封装263.1.2高压IGBT模块的内部拓扑电路283.1.3高压IGBT模块的内部结构293.1.4高压IGBT模块的构成材料303.2高压IGBT模块制造过程343.2.1晶圆制备过程343.2.2芯片制造过程353.2.3模块组装过程373.2.4模块组装完成后的测试及包装373.3高压IGBT模块的可靠性测试393.3.1可靠性测试概述393.3.2功率循环可靠性与热循环可靠性423.4高压IGBT模块封装的技术要求与发展趋势453.5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504.1如何阅读高压IGBT模块的数据手册504.1.1绝对*大参数504.1.2高压IGBT模块的推荐参数554.1.3特性曲线614.2高压IGBT模块静态参数的测试方法684.3高压IGBT模块动态参数的测试方法724.3.1半桥电路和双脉冲测试724.3.2高压IGBT模块的开通过程测试与分析744.3.3高压IGBT模块的关断过程测试与分析754.3.4高压IGBT模块的反向恢复过程测试与分析764.3.5FWD的I2t测试784.3.6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865.1高压IGBT模块驱动电路的基本功能和设计要求865.2高压IGBT模块开通和关断过程中的栅极电压和电流波形885.3栅极驱动电压的选取895.4栅极驱动电阻的选取905.5栅极输出峰值电流和驱动功率的计算965.6高压IGBT模块驱动电路中的DC/DC变换器985.7驱动电路的栅极隔离方式1025.8栅极电压钳位技术1035.9外接栅极发射极电阻RGE和电容CGE1045.10高压IGBT模块驱动的有源钳位技术1065.11高压IGBT模块驱动的di/dt反馈技术1115.12高压IGBT模块分段开通与关断技术1135.13高压IGBT模块驱动的软关断技术1175.14欠电压保护电路1185.15短脉冲抑制电路1195.16死区时间1195.16.1死区效应1195.16.2死区时间的计算方法1205.17驱动电路的布局与栅极布线1245.18栅极电压的测试方法1265.19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1316.1高压IGBT模块的过电压保护1316.1.1高压IGBT模块关断浪涌电压产生的原因1316.1.2常用直流侧电压Vdc检测电路1326.1.3吸收电路1336.1.4降低主回路杂散电感量LS1376.1.5驱动电路采用有源钳位抑制浪涌电压尖峰1396.2高压IGBT模块的短路保护1416.2.1短路与过载1416.2.2高压IGBT模块的2种短路模式1426.2.3高压IGBT模块短路能力的评价标准1446.2.4短路故障的检测方法1456.2.5影响短路电流大小的因素1496.2.6降低高压IGBT模块短路时栅极电压峰值的方法1516.3高压IGBT模块的过温保护1556.3.1高压IGBT模块的功耗计算1566.3.2结温的计算1616.3.3高压IGBT模块的冷却方式1646.4高压IGBT模块并联应用时的均流保护1676.4.1影响高压IGBT模块稳态电流均衡的因素1676.4.2影响高压IGBT模块动态电流均衡的因素1706.5高压IGBT模块串联应用时的均压保护1726.6高压IGBT模块安装时的注意事项1766.6.1安装方法1766.6.2导热硅脂的涂抹方法1766.6.3散热器的表面粗糙度和平面度1786.7高压IGBT模块运输与取用时的注意事项1796.8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1817.1高压IGBT模块失效分析概述1817.2高压IGBT模块失效与否的判定方法1847.2.1用万用表简单检查高压IGBT模块是否损坏1857.2.2通过参数测量准确判定高压IGBT模块是否失效1867.3高压IGBT模块的失效原因分析1877.3.1超出RBSOA导致的IGBT单元失效原因1887.3.2超出SCSOA导致的IGBT单元失效原因1897.3.3栅极过电压导致的高压IGBT模块失效原因1917.3.4结温过高导致的IGBT单元失效原因1917.3.5FWD单元失效原因1927.4高压IGBT模块的失效模式1967.4.1高压IGBT模块的VCE过电压损坏模式1967.4.2高压IGBT模块的VGE过电压损坏模式1977.4.3高压IGBT模块的过电流损坏模式1977.4.4高压IGBT模块的过热损坏模式1987.4.5功率循环失效模式1997.4.6热循环失效模式2007.4.7RBSOA失效模式2007.4.8SCSOA失效模式2017.4.9RRSOA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2038.1轨道牵引中的电力电子技术概述2038.2轨道牵引中的变流器主电路拓扑2058.2.1电力机车和动车组车辆用牵引变流器的主电路拓扑2068.2.2电力机车和动车组车辆用辅助变流器的主电路拓扑2068.2.3城市轨道交通车辆用牵引逆变器的主电路拓扑2098.2.4城市轨道交通车辆用辅助逆变器的主电路拓扑2108.2.5牵引变流器的构成部件2128.3高压IGBT模块在轨道牵引中的应用2148.3.1轨道牵引变流器中高压IGBT模块电压电流等级的选型2148.3.2对高压IGBT模块短路耐量及I2t的要求2168.3.3对高压IGBT模块关断能力的要求2178.3.4对高压IGBT模块的寿命要求2198.3.5轨道牵引对高压IGBT模块长期直流稳定性的要求2238.3.6四象限脉冲整流器2238.3.7轨道牵引中高压IGBT模块的冷却方式2268.4轨道牵引中的电动机控制策略2278.4.1异步电动机的矢量控制2278.4.2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2469.1中高压变频器概述2469.2高压IGBT模块在功率单元级联中高压变频器中的应用2469.2.1功率单元级联中高压变频器的工作原理2469.2.2功率单元中高压IGBT模块的功耗分布2509.2.3功率单元级联中高压变频器中IGBT模块的选型2519.3高压IGBT模块在二极管钳位三电平中高压变频器中的应用2539.3.1二极管钳位三电平逆变器工作原理2539.3.2二极管钳位三电平逆变器中高压IGBT模块的功耗计算方法2569.3.3二极管钳位三电平逆变器中IGBT模块的吸收电路设计2599.3.4二极管钳位三电平逆变器的中点电位平衡电路2629.3.5二极管钳位三电平中高压变频器中高压IGBT模块的选型2669.3.6二极管钳位三电平电路的短路方式2689.4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27010.1VSCHVDC技术概述27010.2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27210.3模块化多电平电压源换流器(MMCVSC)27410.3.1模块化多电平电压源换流器的工作原理27410.3.2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28211.1风力发电概述28211.2风电变流器的主电路拓扑28411.2.1双馈型风电变流器的主电路拓扑28411.2.2直驱型风电变流器的主电路拓扑28411.2.3风电变流器的构成28611.3风力发电应用中对高压IGBT模块的要求28711.3.1风电变流器中高压IGBT模块的选型28711.3.2风电变流器对高压IGBT模块的可靠性要求28811.4高压IGBT模块在低电压穿越中的应用28811.5基于4500V高压IGBT模块的中压风电变流器29111.6高压IGBT模块在高海拔风力发电中的应用29311.7高压IGBT模块在海上风力发电中的应用29511.8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