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絕緣柵雙極性晶體管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)集功率金屬氧化物半導體場效應晶 體管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET)和功率晶體管的輸出特性于一 體,具有柵極驅動功率低、工作頻率高、輸出電流 大和通態電阻小等優點,在電力電子變換器中的應 用日益普遍,受到了廣泛的關注

2019-04-14 12:57:27 Westpac Electronics
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絕緣柵雙極性晶體管(insulated gate bipolar
transistor
IGBT)集功率金屬氧化物半導體場效應晶
體管
(metal-oxide-semiconductor field-effect
transistor
MOSFET)和功率晶體管的輸出特性于一
體,具有柵極驅動功率低、工作頻率高、輸出電流
大和通態電阻小等優點,在電力電子變換器中的應
用日益普遍,受到了廣泛的關注和研究
[1-4]。建立實
用準確的
IGBT 模型,對變換器的安全可靠運行和
電氣性能優化具有重要的指導意義。
在電力電子器件的建模研究中,有
2 類模型被
廣泛采用,即物理模型和功能型模型。目前有
3
較常見的物理模型:
Hefner 模型[5-8]Kuang Sheng
模型[9]Kraus 模型[10]。這類模型基于器件內部的
物理機制,能比較準確地描述器件的穩態或動態特
性,但也存在很大的不足:
1)要求用戶清楚地知
IGBT 的內部結構,模型參數眾多且參數值的確
定較為復雜
[11],這對于一般使用器件的用戶來說有
一定困難;
2)含有大量的復雜微分方程,模型計
算量大,仿真時間長
[12],且存在計算收斂問題[11],在
復雜的多
IGBT 電路中,該問題尤為突出。對于 IGBT
的功能型模型[12-14]來說,盡管其仿真速度比物理模
型大大加快了,但它們只考慮器件的外部特性,物
理概念不明確,參數調整不容易,通用性較差。
本文從實際應用的角度出發,提出一種新的
IGBT 開關瞬態和穩態模型,并在電力電子專用仿
真軟件
PSIM 中實現。該模型分階段模擬 IGBT
開關瞬態過程,并采用曲線擬合的方式實現
IGBT
穩態特性的建模。與物理模型相比

0755-88267606 00852-2763 5991 021-5489 1460
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