基于驱动电路参数调整的功率模块结温控制研究
本文关键词： IGBT 结温 驱动电阻 三极管 DSP 出处：《重庆大学》2015年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：目前,变流器在使用中面临着更高的功率等级和更加复杂的运行工况。因此产生的功率波动反复对变流器中的IGBT器件进行不均衡的电热应力冲击,使其老化失效,降低其可靠性。结温波动则是上述功率波动的产物和表征量,当结温波动平滑后,IGBT的可靠性会得到很大提升。目前的主要实现途径包括,改变外部散热条件或内部损耗,当功率的波动减小,结温的波动也就随之减小。前者通过建立二维热网络模型,获得控制的解析表达式,并以此为根据改变散热条件,但由于模型精确度不高,控制具有一定时间延迟等因素,使得调节效果不太理想。后者主要集中于开关频率的调节,实验证明改变开关频率可以成倍的改变开关损耗,当开关损耗在总损耗中比例较大时,此方法效果明显。但是在特定的工况下,变流器设计完成后,允许的开关频率调节范围并不大。本论文主要对通过调节IGBT的驱动电阻对结温进行控制展开了研究工作本文首先通过计算得到驱动电阻允许的变化范围,并根据数据手册拟合出IGBT导通损耗和以驱动电阻为自变量的开关损耗解析表达式,两者相加得到总损耗的表达式。在simulink中建立数学模型,将计算得到的损耗转化为电流源,通过热网络,得到结温。通过改变输入的驱动电阻值,分别得到对应的稳态结温波形,观察稳态结温的变化,验证了改变驱动电阻调节结温的可行性。通过数据手册中的信息在saber仿真软件中完成IGBT行为模型的建立,完成主电路以及热网络的搭建进行仿真。首先使用改变驱动电阻的方式,进行结温调节,就控制前后结温变化量进行对比,之后分别加入开关频率和集射极电压UCE,分析这两个因素对结温控制的影响。考虑到驱动电阻切换可能会对IGBT栅极造成冲击,使用三极管限流电路代替驱动电阻调节。完成理论分析后,在saber中完成三极管限流电路的搭建,通过仿真验证其基本实现了驱动电阻的功能,验证了其进行结温调节的可行性。最后,在理论分析和仿真的基础上,完成主电路和三极管限流电路的搭建,并以DSP为控制核心,实现负载电流采样、负载电流跳变、结温测量、三极管控制等功能,并对控制前后结温波动变化量进行对比。实验结果验证了理论分析和仿真的正确性。
[Abstract]:In this paper , a mathematical model is set up in the simulation software of saber to change the switching loss .
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46;TN322.8
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，本文编号：1463383
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