基于传热动力学作用特征的IGBT结温预测数学模型

发布时间：2018-03-19 04:25

  本文选题：传热数学模型　切入点：结温运行规律　出处：《电工技术学报》2017年12期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：提出一种基于传热动力学作用特征建立绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温预测模型的建模方法。针对目前IGBT结温预测模型无法灵活应用于多时间尺度仿真与快速计算模式的问题,通过将简单(阶跃)信号下得到的动力学作用分量应用于复杂(PWM)信号下,建立IGBT结温预测数学模型。基于经典Cauer传热RC网络结构,建立针对阶跃功率输入信号的IGBT结温预测数学模型。提出采用自然解耦的方法,对IGBT传热动力学特性进行研究,建立传热动力学作用分量的准确表征。在此基础上,采用自然解耦与精确补偿的方法,建立针对PWM脉冲功率输入信号的IGBT瞬态结温预测数学模型。仿真与实验结果验证了模型的正确性与准确性。所建IGBT结温预测数学模型对于查明IGBT器件的传热动力学作用机理,实现结温的快速有效仿真与计算,建立IGBT传热多时间尺度数学模型具有重要的理论意义和应用价值。
[Abstract]:A modeling method based on heat transfer dynamics is proposed to model the junction temperature prediction model of insulated gate bipolar transistor (IGBT). The current IGBT junction temperature prediction model can not be flexibly applied to multi-time scale simulation and fast calculation model. The mathematical model of IGBT junction temperature prediction is established by applying the dynamic action components obtained from simple (step) signals to complex PWM signals. Based on the classical Cauer heat transfer RC network structure, a mathematical model for predicting IGBT junction temperature is established. A mathematical model of IGBT junction temperature prediction for step power input signals is established. A natural decoupling method is proposed to study the dynamic characteristics of heat transfer in IGBT, and the accurate characterization of the components of heat transfer dynamics is established. The method of natural decoupling and accurate compensation is used. A mathematical model of IGBT transient junction temperature prediction for PWM pulse power input signal is established. The simulation and experimental results verify the correctness and accuracy of the model. The mathematical model of IGBT junction temperature prediction can be used to find out the mechanism of heat transfer dynamics of IGBT devices. The fast and effective simulation and calculation of junction temperature and the establishment of multi-time scale mathematical model of IGBT heat transfer have important theoretical significance and application value.
【作者单位】： 海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金重点项目(51490681);国家自然科学基金青年项目(51507185)资助 国家重点基础研究发展计划(973计划)(2015CB251004)
【分类号】：TN322.8

【参考文献】

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2 徐铭伟;绝缘栅双极型晶体管结温仿真模型及其应用研究[D];重庆大学;2012年

【共引文献】

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4 王贺;IGBT功率模块结温探测和寿命预测[D];河北工业大学;2015年

5 黄欢;IGBT功率模块热传导与退化研究[D];河北工业大学;2015年

6 秦星;风电变流器IGBT模块结温计算及功率循环能力评估[D];重庆大学;2014年

【二级参考文献】

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本文编号：1632833