第一章绪论
1.1中高压电力电子变换技术的研究背景和意义
电动机作为主要的电气设备，用量相当庞大。据不完全统计，国内总装机容量已接近8亿kW，且每年新增容量达1.5亿kW,其中通常又将IkV-l0kV电压等级供电的交流电动机统称为中高压交流电机，在我国电气设备的发展和国民经济建设中发挥着极其重要的作用，在工业领域得到广泛的应用。在大功率传动机械中，风机、水泵占主要地位，如钢铁工业的高炉鼓风机、炼钢制氧机、除尘风机；石油化工生产用的压缩机；电力工业的给水果、引风机；煤矿的排水泵和排风扇以及城市自来水厂的供水泵等，其驱动电动机基本都是3-lOkV, 400-40000kW的大功率高压交流电动机。根据国家《电动机调速技术产业化途径与对策的研究》报告知，发电总量的66%消耗在电动机上，这部分能量又有90%由交流电动机消耗[7]。在交流电动机中，中高压交流电动机的用电量占电动机总用电量的65%。由此可见，如果能适当提高这些电机运行的效率，对于缓解我国整体工业用电紧张的困难状况是不无裨益的。
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1.2中高压大功率电力电子变换技术现存“瓶颈”与应对措施
中高压电力电子功率器件的发展现状尚不理想，因而在现阶段要想直接通过中高压电力电子器件实现中高电压、大功率、中高频率的能量变换还存在着明显制约。因此，本节首先根据中高压、大功率电力电子变换技术所存在的技术难点进行系统地梳理，并分别给出中高压、大功率电力电子变换电路的输出电压特性、拓扑分压类型以及模块集成化等拓扑所必须具备的技术要求。
1.2.1中高压大功率变换器存在着输出电压变化率过高的问題…“多电平”的意义
电力电子功率器件较高的开关频率会造成变换器的输出电压上升沿和下降沿较高的电压变换率（dv/dt),该dv/dt的大小与变换器的直流母线电压等级以及电力电子功率器件的开关速度相关，甚至有可能会超过10000-20000V/US。
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第二章基于高频多脉整流变压器的功率单元级联变流技术
2.1引言
这些三相整流器所适应的标准供电电压等级主要为1140V, 3300V, 6600V, 10000V,大多数工业应用的场合，三相整流器只是整个系统的前级电路。在实际工程应用中，三相中压供电的整流器大多通过三相工频变压器降压后经二极管或晶闹管电路供给直流电。这种降压整流的方案，解决了后级电路电力电子功率器件电压应力不够的问题，但是额外增加的降压变压器体积大、成本高，损耗增加。即便后级电路不存在功率器件的电压应力问题，前级整流电路若直接采用串联的二极管，还不得不面临母线电压无法调节的问题，为实际应用带来诸多不便。此外，不论二极管或者晶闸管整流器都不同程度地存在着谐波含量大，功率因数低等局限性⑴。因此，改进现有的整流方案，提出行之有效且具有实用价值的新型中高压、大功率的整流电路正越来越受到学术界及工业界的关注.
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2.2基于高频多脉变压器的级联变流器拓扑研究
图2.2为基于高频多脉移相变压器的变流器拓扑框图，可见三相电路完全对称。以A相为例，框图2.2内高频变压器前端输入电路可分为①、②、③三级，而高频变压器后端输出电路为第④级。第①级由n个单相整流模块串联而成，首端接中高压的A相进线，末端0与B、C相的末端连接成中点，因没有零序电流故中点不需引出。
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第三章电力电子功率器件串联关键技术的研宄............72
3.1弓丨言............72
3.2基于高频变压器的功率器件串联均压电路拓扑研宄............73
3.3寄生参数对基于高频变压器的功率器件串联均压电路的影响............74
3.4利用二极管箝位消除寄生参数对串联均压效果的影响............88
3.5基于高频变压器的多IGBT串联均压电路实验............96
3.6本章小结............98
参考文献............99
第四章适用于开关器件串联系统集成的驱动电源研究............101
4.1 引言............101
4.2串联IGBT驱动辅助电源拓扑优选............102
4.3适用于IGBT器件串联系统的自举型驱动辅助电源............106
4.4自举型驱动辅助电源实验............109
4.5本章小结............111
参考文献............112
第四章适用于开关器件串联系统集成的驱动电源研究
4.1引言
在中高压、大功率工业应用场合，例如高压直流输电、静态无功补偿以及高压大功率变换器等领域，绝缘栅极双极型晶体管（IGBT)已经被广泛应用[1]，但其阻断电压仍然低于晶闸管、GTO、IGCT等器件，难以作为线路开关单独使用。因此第三章中研究的IGBT的串联技术一直被视为实现高性能的高压器件的可选方案之一。
国内外开展器件串联技术的研究始于80年代，先后提出了许多均压的拓扑，并通过实验验证了串联方案的有效性。以上串联研究基本都是基于已有的商用IGBT模块，很少涉及在模块内部进行IGBT芯片级的串联设计。图4.1所示的是学者在IGBT芯片级串联技术的尝试，可见整个串联模块由3块独立IGBT芯片组成，此外串联模块的驱动电路被整体集成在模块内部，所占的面积也仅相当于一块独立IGBT芯片的面积。而对于串联IGBT驱动电路的研究则更不受到学者们的关注。事实上，如果能够把躯动电路也作为系统集成的对象，能够集成到芯片级的串联IGBT模块当中，并实现标准化大规模生产，则其所体现的优势将非常明显。不仅可以减少电力电子装置的体积和重量，提高功率密度和变换效率；此外，采用模块内部集成驱动电路，有利于优化驱动电路的寄生参数，以避免器件高频工作时，线路寄生参数引起的EM1问题，最大限度地提高装置的性能和可靠性。
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第五章结论与展望
5.1工作总结
随着我国经济飞速发展的过程中，过分依赖工业投资和基础建设，使得我国高耗能、高排放产业增长过快，结构节能目标没有实现。电能的低效利用与单位产值的高电耗是导致电力供应形势紧张的关键因素，如何解决避免发电、输变电、配电直至用电环节中电能的不必要损耗成为电工技术研究的主要课题。中高压、大功率的电力电子变换技术在这其中将扮演越来越重要的角色。本文主要针对中高压电力电子变换技术中的若干关键问题开展研究，研究工作对中高压、大功率变换器尤其是功率单元级联型的高频多脉整流器以及IGBT器件串联技术的系统设计和建模具有重要的理论指导意义和工程实用价值。主要研究工作包括以下几点：
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参考文献（略）