基于随机PWM控制方法的IGBT模块温升特性研究
发布时间：2021-08-23 14:51
为了探索如何有效、安全地应用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块,提出了一种随机脉宽调制（PWM）控制方法以抑制其温升,分别采用随机载波频率、随机占空比和随机死区时间3种方式来改进该控制方法。在此通过数学模型研究随机PWM方法对IGBT模块的温升抑制机理,并通过实验平台来验证这3种随机PWM方式。实验结果显示所提方法对IGBT模块有良好的抑制温升效果,说明该方法的合理性与有效性得到验证,并适用于工程中。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图２正常ＰＷＭ与随机ＰＷＭ波形输出??Ｆｉｇ．?２?Ｏｕｔｐｕｔ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｎｏｒｍａｌ?ａｎｄ?ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ?ＰＷＭ?ｗａｖｅ??
４中３条曲线无重叠部分，与图３对比可??以知道，随机占空比１相比无随机时的降温升效??果与随机载波频率１相比无随机时的降温升效果??更好，这是由于随机占空比的相对随机程度大于??随机载波频率，其中随机占空比２相比于无随机??在１０?ｍｉｎ内温升降低了?１．６５?Ｋ，这种随机方法较??好于前者。??３３０??３２８??３２６??＾３２４??３２２??３２０??３１８??Ｆｉｇ．?４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?２??３．３?随机死区时间温升抑制??图５中的降温升效果更明显，但随机死区时??间１，２几乎无明显变化，死区时间内对随机数范??围的敏感度降低，这与ＩＧＢＴ死区时间的特点有一??定关联，随机死区时间２与无随机相比温升降低??了?２．１９?Ｋ，可见，该方法比上述两种随机方法带来??的降温升效果更好。??图５实验波形３??Ｆｉｇ．?５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?３??３．４?３种随机方法温升抑制对比??３种随机方法的随机数范围均设置成（－１０，??１０），对比显示如图６所示。??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?４??图６中３种方法中随机死区时间降温升效果最??明显，对比效果依次为：随机死区时间＞随机占空??比＞?随机载波频率?＞?无随机，实验验证情况较好。??４结论??实验结果显示利用随机ＰＷＭ方法抑制ＩＧＢＴ??模块的温升具有良好效果，同时逐步改进算法，分??别采用３种随机ＰＷＭ方式并综合比较这３种方??式的作用，对比出随机死区时间的降温升效果最??１１８??
４中３条曲线无重叠部分，与图３对比可??以知道，随机占空比１相比无随机时的降温升效??果与随机载波频率１相比无随机时的降温升效果??更好，这是由于随机占空比的相对随机程度大于??随机载波频率，其中随机占空比２相比于无随机??在１０?ｍｉｎ内温升降低了?１．６５?Ｋ，这种随机方法较??好于前者。??３３０??３２８??３２６??＾３２４??３２２??３２０??３１８??Ｆｉｇ．?４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?２??３．３?随机死区时间温升抑制??图５中的降温升效果更明显，但随机死区时??间１，２几乎无明显变化，死区时间内对随机数范??围的敏感度降低，这与ＩＧＢＴ死区时间的特点有一??定关联，随机死区时间２与无随机相比温升降低??了?２．１９?Ｋ，可见，该方法比上述两种随机方法带来??的降温升效果更好。??图５实验波形３??Ｆｉｇ．?５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?３??３．４?３种随机方法温升抑制对比??３种随机方法的随机数范围均设置成（－１０，??１０），对比显示如图６所示。??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?４??图６中３种方法中随机死区时间降温升效果最??明显，对比效果依次为：随机死区时间＞随机占空??比＞?随机载波频率?＞?无随机，实验验证情况较好。??４结论??实验结果显示利用随机ＰＷＭ方法抑制ＩＧＢＴ??模块的温升具有良好效果，同时逐步改进算法，分??别采用３种随机ＰＷＭ方式并综合比较这３种方??式的作用，对比出随机死区时间的降温升效果最??１１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于风冷的IGBT散热方案设计及优化[J]. 沈丽萍,江健,方亚坤,杨振,候耀东. 低温与超导. 2018(08)
[2]基于结构函数的IGBT热特性研究[J]. 熊文雯,张小玲,谢雪松,任云. 电力电子技术. 2016(12)
[3]IGBT功率模块瞬态热阻抗测量方法研究[J]. 姚芳,王少杰,陈盛华,李志刚. 电力电子技术. 2016(09)
[4]温度对3种IGBT结构通态特性的影响[J]. 冯松,高勇. 电力电子技术. 2016(06)
[5]高温下的IGBT可靠性与在线评估[J]. 唐勇,汪波,陈明,刘宾礼. 电工技术学报. 2014(06)
[6]NPT型IGBT电热仿真模型参数提取方法综述[J]. 徐铭伟,周雒维,杜雄,沈刚,杨旭. 电力自动化设备. 2013(01)
本文编号：3358075
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图２正常ＰＷＭ与随机ＰＷＭ波形输出??Ｆｉｇ．?２?Ｏｕｔｐｕｔ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｎｏｒｍａｌ?ａｎｄ?ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ?ＰＷＭ?ｗａｖｅ??
４中３条曲线无重叠部分，与图３对比可??以知道，随机占空比１相比无随机时的降温升效??果与随机载波频率１相比无随机时的降温升效果??更好，这是由于随机占空比的相对随机程度大于??随机载波频率，其中随机占空比２相比于无随机??在１０?ｍｉｎ内温升降低了?１．６５?Ｋ，这种随机方法较??好于前者。??３３０??３２８??３２６??＾３２４??３２２??３２０??３１８??Ｆｉｇ．?４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?２??３．３?随机死区时间温升抑制??图５中的降温升效果更明显，但随机死区时??间１，２几乎无明显变化，死区时间内对随机数范??围的敏感度降低，这与ＩＧＢＴ死区时间的特点有一??定关联，随机死区时间２与无随机相比温升降低??了?２．１９?Ｋ，可见，该方法比上述两种随机方法带来??的降温升效果更好。??图５实验波形３??Ｆｉｇ．?５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?３??３．４?３种随机方法温升抑制对比??３种随机方法的随机数范围均设置成（－１０，??１０），对比显示如图６所示。??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?４??图６中３种方法中随机死区时间降温升效果最??明显，对比效果依次为：随机死区时间＞随机占空??比＞?随机载波频率?＞?无随机，实验验证情况较好。??４结论??实验结果显示利用随机ＰＷＭ方法抑制ＩＧＢＴ??模块的温升具有良好效果，同时逐步改进算法，分??别采用３种随机ＰＷＭ方式并综合比较这３种方??式的作用，对比出随机死区时间的降温升效果最??１１８??
４中３条曲线无重叠部分，与图３对比可??以知道，随机占空比１相比无随机时的降温升效??果与随机载波频率１相比无随机时的降温升效果??更好，这是由于随机占空比的相对随机程度大于??随机载波频率，其中随机占空比２相比于无随机??在１０?ｍｉｎ内温升降低了?１．６５?Ｋ，这种随机方法较??好于前者。??３３０??３２８??３２６??＾３２４??３２２??３２０??３１８??Ｆｉｇ．?４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?２??３．３?随机死区时间温升抑制??图５中的降温升效果更明显，但随机死区时??间１，２几乎无明显变化，死区时间内对随机数范??围的敏感度降低，这与ＩＧＢＴ死区时间的特点有一??定关联，随机死区时间２与无随机相比温升降低??了?２．１９?Ｋ，可见，该方法比上述两种随机方法带来??的降温升效果更好。??图５实验波形３??Ｆｉｇ．?５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?３??３．４?３种随机方法温升抑制对比??３种随机方法的随机数范围均设置成（－１０，??１０），对比显示如图６所示。??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?４??图６中３种方法中随机死区时间降温升效果最??明显，对比效果依次为：随机死区时间＞随机占空??比＞?随机载波频率?＞?无随机，实验验证情况较好。??４结论??实验结果显示利用随机ＰＷＭ方法抑制ＩＧＢＴ??模块的温升具有良好效果，同时逐步改进算法，分??别采用３种随机ＰＷＭ方式并综合比较这３种方??式的作用，对比出随机死区时间的降温升效果最??１１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于风冷的IGBT散热方案设计及优化[J]. 沈丽萍,江健,方亚坤,杨振,候耀东. 低温与超导. 2018(08)
[2]基于结构函数的IGBT热特性研究[J]. 熊文雯,张小玲,谢雪松,任云. 电力电子技术. 2016(12)
[3]IGBT功率模块瞬态热阻抗测量方法研究[J]. 姚芳,王少杰,陈盛华,李志刚. 电力电子技术. 2016(09)
[4]温度对3种IGBT结构通态特性的影响[J]. 冯松,高勇. 电力电子技术. 2016(06)
[5]高温下的IGBT可靠性与在线评估[J]. 唐勇,汪波,陈明,刘宾礼. 电工技术学报. 2014(06)
[6]NPT型IGBT电热仿真模型参数提取方法综述[J]. 徐铭伟,周雒维,杜雄,沈刚,杨旭. 电力自动化设备. 2013(01)
本文编号：3358075
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3358075.html
