اتصال سری ترنزیستورهای دوقطبی با گیت عایق شده (IGBTs)

سوییچ‌های ولتاژ بالا مورد نیاز در کاربردهای الکترونیک قدرت حاضر با اتصال دستگاه‌های موجود در سری تشخیص داده می‌شوند. با استفاده از تکنیک‌های کنترل گیت فعال، مدارهای اسنابر و مدارهای محدود کننده فعال، تقسیم نابرابر ولتاژ در سراسر دستگاه‌های متصل به سری را می توان به حداقل رساند. اهداف اولیه این مقاله، بحث در مورد تکنیک‌های توازن – ولتاژ موجود، ارائه یک تکنیک هیبرید توازن- ولتاژ جدید و بهینه‌سازی تعداد ترانزیستورهای دو قطبی گیت عایق شده (IGBTs) در یک رشته سری از لحاظ تلفات توان است. تکنیک توازن – ولتاژ جدید می‌تواند به توازن ولتاژ خوبی با حداقل تعداد اجزا و حداقل تلفات کل (یعنی تلفات IGBT و تلفات مدارتوازن )دست یابد. این تکنیک توسط هم شبیه‌سازی و هم کار تجربی معتبر شد. از دست رفتن توان یک سوییچ ولتاژ بالا به مدار توازن – ولتاژ و تعداد IGBT ها در سری و فرکانس سوئیچینگ بستگی دارد. برای یک کاربرد مشخص، تعداد IGBT های بهینه ، از لحاظ تلفات توان، به ویژگی‌های دستگاه و فرکانس سوئیچینگ بستگی دارد.

High-voltage switches required in present power electronics applications are realized by connecting existing devices in series. Unequal sharing of voltage across series-connected devices can be minimized by using active gate control techniques, snubber circuits, and active clamping circuits. The primary objectives of this paper are to discuss existing voltage-balancing techniques, to present a novel hybrid voltage-balancing technique, and to optimize the number of insulated gate bipolar transistors (IGBTs) in a series string in terms of power losses. The novel voltage-balancing technique can achieve good voltage balancing with a minimum number of components and minimum total losses (i.e., IGBT losses and balancing circuit losses). This technique was validated by both simulation and experimental work. The power loss of a high-voltage switch depends on the voltage-balancing circuit and the number of IGBTs in series and switching frequency. For a given application, the optimum number of I