MATLAB窄轨矿用牵引电机车控制系统的仿真研究(4)
IGBT可视为双极型大功率晶体管与功率场效应晶体管的复合。通过施加正向门极电压形成沟道、提供晶体管基极电流使IGBT导通；反之，若提供反向门极电压则可消除沟道、使IGBT因流过反向门极电流而关断。IGBT集GTR通态压降小、载流密度大、耐压高和功率MOSFET驱动功率小、开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好的优点于一身，因此备受人们青睐。它的研制成功为提高电力电子装置的性能，特别是为逆变器的小型化、高效化、低噪化提供了有利条件。比较而言，IGBT的开关速度低于功率MOSFET，却明显高于GTR；IGBT的通态压降同GTR相近，但比功率MOSFET低得多；IGBT的电流、电压等级与GTR接近，而比功率MOSFET高。由于IGBT具有上述特点，在中等功率容量(600V以上)的UPS、开关电源及交流电机控制用PWM逆变器中，IGBT已逐步替代GTR成为核心元件。
IGBT早已做到1800V/800 ，10kHz;1200V/600 ，20kHz的商品化，600V/100 的硬开关工作频率可达150kHz。高压IGBT已有3300V/1200 和4500V/900 的器件。由于IGBT的综合优良性能，事实上已取代了GTR，现在成为中、小功率逆变器、变频器等成为了电力电子装置的主流器件。目前，已经研制出的高功率沟槽栅结构IGBT(Trench IGBT)模块是高耐压大电流IGBT通常采用的结构，它避免了大电流IGBT模块内部大量的电极引线，提高了可靠性和减少了引线电感.其缺点是芯片面积利用率下降.所以这种平板结构的高压大电流IGBT模块将在高压、大功率变流器中获得广泛应用。
1.2.2 控制方法的发展
1） 转速开环恒压频比控制
恒压频比控制用选定压力信号（固定的电压或电流）控制变频器的频率，反过来变频器控制设备达到规定的原来，使压力恒定。这种控制方式最容易实现，它的机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。但静、动态性能都有限，要提高静、动态性能，如果要求更高一些的调速范围和起制动性能，可以采用转速闭环转差频率控制的方案。
2） 转速闭环转差频率控制
控制转差频率就代表控制转矩，这就是转差频率控制的基本思想。转速闭环转差频率控制的交流变压变频调速系统能够象直流电机双闭环控制系统那样具有较好的静、动态性能，是一个比较优越的控制策略，结构也不算复杂，然后，它的静、动态性能还不能完全达到直流双闭环系统的水平，存在一定的差距。
3） 矢量控制
矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
实践证明，矢量控制系统的共同特点是：
控制性能好, 速度控制精度可达±0. 1%, 瞬时过程响应时间与直流调速系统大致相同, 调速范围大, 过载能力强, 可方便地实现四象限运行；
能适用于大、中小容量的交流电动机和恒转矩、恒功率或速度平方转矩负载特性的生产机械, 应用面宽；
效率高, 当交流拖动系统性能良好时, 可比直流拖动系统效率高出2%, 节省电力, 经济性好。
1971年，F Blaschke比较系统地提出了矢量控制理论。矢量控制是通过坐标变换和矢量旋转，将交流电机完全等效为直流电机，然后应用成熟的直流电机控制方案，控制交流电机。因此从控制方案上讲，应用矢量控制的交流调速系统和直流调速系统具有同样的控制性能。又由于交流电机没有换向器，而且转子结构的特殊性，使得交流调速系统的最终控制性能要优于直流调速系统。