可控电抗器IGBT电路实现原理与方法研究

本项目在国内外首次提出功率可控回转器和电抗器IGBT电路实现的概念。研究二端口功率可控回转器与单相可控电抗器IGBT电路实现原理与方法。研究实现功率可控回转器与电抗器而工作于正弦交流电源激励绝缘栅双极晶体管IGBT互补结构低功耗共射共栅电路和共射共栅电流镜电路，研究辅助电路实现回转器回转比与电流镜电流的比值成正比关系。研究功率可控集成回转器和电抗器的谐波、电磁兼容与暂态特性，从电路技术上实现集成器件的合理布局和谐波控制。研究IGBT器件性能，提出新的IGBT电路模块。探索三端口输入功率可控回转器IGBT电路实现原理与方法，最后实现三相可控集成电抗器。.功率可控回转器和电抗器IGBT电路实现与IGBT器件性能研究将给柔性交流输电系统设备和变换电源技术集成化研究产生新的技术突破，因此实现具有自主知识产权功率可控集成回转器与电抗器，并提出新的IGBT电路模块对电气设备集成化具有决定性意义。

本项目分析了二端口类型Ⅰ和Ⅱ的C-L变类器、R-C变类器及R-L变类器端口变量映射关系，并且引用微分算子给出其传输微分算子矩阵方程，同时实现C-L变类器和R-L变类器电路。证明二端口C-L变类器是二端口回转器和单相无铁芯电抗器的理论基础。根据这一理论，引用零值器和泛值器的概念，将绝缘栅双极晶体管（IGBT）器件用零值器和泛值器表示。根据IGBT器件等效成零值器和泛值器总是连接在一起的特点，用IGBT器件变换零值器和泛值器设计的单相电压反向型和电流反向型电抗器，从而得到了正弦交流电源激励IGBT电路实现无铁芯频率固定单相可控电抗器，并且仿真分析了单相可控电抗器的电抗范围为j2.12～212Ω。研究了频率小于波传播截止频率谐波源激励时变电磁兼容分析方法，探索了IGBT电路实现低压三相电抗器，并分析其电抗值调节范围和过渡过程。同时提出了一种新型分段多级饱和磁闭式可控电抗器结构（MSMCR）及其谐波特性的数学模型。通过粒子算法对各截面参数进行优化设计，使得MSMCR输出总谐波电流小于总电流2.61%，实验验证了数学模型的正确性和MSMCR抑制谐波的有效性。.本项目完成了“可控电抗器IGBT电路实现原理与方法研究”项目的研究内容和研究目标。