不同因素对IGBT温敏参数dV/dt的影响
发布时间：2022-01-08 20:49
结温是IGBT器件的重要状态变量,可在变流器运行过程中通过监测温敏电参数d V/dt获得相关信息。然而实际系统中除温度与电流外,其他因素也可能改变温敏参数d V/dt,从而影响IGBT结温测量的准确性。首先主要研究了不同因素（包括直流电压,门极电阻,杂散电感以及突波吸收电容）对温敏参数d V/dt的影响,并对不同因素与d V/dt的关系进行了理论分析;然后利用双脉冲实验研究了不同因素对1 700 V/450 A的IGBT模块温敏参数d V/dt的影响,并进一步评估其对结温测量的影响。该研究工作对基于d V/dt的IGBT结温测量技术的研发具有一定的参考价值。
【文章来源】：电源学报. 2016,14(06)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
基于dV/dt的IGBT结温测量方法
波吸收电容对第3阶段的电压变化率dV/dt基本无影响。3实验研究3.1实验系统采用（InfineonFF450R17ME4）1700V/450A的IGBT模块搭建的H桥实验电路，实验系统如图3所示，系统基本参数如表1所示。通过双脉冲实验研究不同因素对IGBT关断过程电压变化率的影响，并评估其对结温测量结果的影响。实验通过电压电流探头经示波器测量数据并传送至电脑，利用Matlab进行数据分析，获得不同因素下IGBT关断时的电压变化率。3.2实验结果在IGBT电流ic=280A时，不同因素下测得的IGBT关断电压变化率dV/dt的变化情况如图4～图图2温敏参数dV/dt随温度变化的物理机理Fig.2PhysicalmechanismofthedV/dtchangingwithtemperature集电极（C）P+P+MOS沟道发射极（E）耗尽层基区CdepLMCge门极（G）Cox空穴浓度0载流子存储区累积层充电x与集电极C距离CSR收缩t3t2t1t0WBN+（b）IGBT物理结构与关断过程中的载流电子变化情况37
电源学报总第68期图6不同门极电阻时的电压变化率dV/dtFig.6dV/dtunderdifferentgateresistances图7不同杂散电感时的电压变化率dV/dtFig.7dV/dtunderdifferentstrayinductances图8不同突波吸收电容时的电压变化率dV/dtFig.8dV/dtunderdifferentsnubbercapacitances3.63.43.23.02.82.62.42.2dV/dt（109V/s）6789101112131415Ro/Ω3.73.63.53.43.33.23.13dV/dt（109V/s）30405060708090Ls/nH图4不同结温时的电压变化率dV/dtFig.4dV/dtunderdifferentjunctiontemperatures3.53.43.33.23.13.02.92.82030405060708090100110120dV/dt（109V/s）Tc/℃图5不同直流母线电压时的电压变化率dV/dtFig.5dV/dtunderdifferentDCvoltages3.553.503.453.403.35dV/dt（109V/s）840850860870880890900VDC/V8所示。不同因素及结温与dV/dt的关系如表2所示。对表2数据进行分析可知，IGBT结温与其关断时的dV/dt基本呈线性关系，结温越高，dV/dt越校直流母线电压VDC对IGBT关断时的dV/dt产生了影响。电压越高，IGBT关断时的dV/dt越大。直流电压VDC与dV/dt基本呈线性关系。当直流母线电压从898V下降到845V时dV/dt变化约4.5%，按表2中dV/dt的温度特性进行估计，53V直流电压的变化量引起结温估算误差可能达到21°C。因此，实际结温测量时需同时监测直流母线电压并进行线性补偿。不同门极电阻对IGBT关断时的dV/dt产生了影响。门极电阻越大，IGBT关断时的dV/dt则越校图3实验系统Fig.3Experimentalsystem负载电抗器差分电压探头DSP控制器电流探头高压直流电源I
【参考文献】：
期刊论文
[1]绝缘栅双极型晶体管感性负载关断下电压变化率的建模与仿真研究[J]. 谭骥,朱阳军,卢烁今,田晓丽,滕渊,杨飞,张广银,沈千行. 物理学报. 2016(15)
[2]IGBT模块寿命预测模型综述[J]. 方鑫,周雒维,姚丹,杜雄,孙鹏菊,吴军科. 电源学报. 2014(03)
[3]基于电压电流的IGBT关断机理与关断时间研究[J]. 刘宾礼,刘德志,罗毅飞,唐勇,汪波. 物理学报. 2013(05)
本文编号：3577258
【文章来源】：电源学报. 2016,14(06)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
基于dV/dt的IGBT结温测量方法
波吸收电容对第3阶段的电压变化率dV/dt基本无影响。3实验研究3.1实验系统采用（InfineonFF450R17ME4）1700V/450A的IGBT模块搭建的H桥实验电路，实验系统如图3所示，系统基本参数如表1所示。通过双脉冲实验研究不同因素对IGBT关断过程电压变化率的影响，并评估其对结温测量结果的影响。实验通过电压电流探头经示波器测量数据并传送至电脑，利用Matlab进行数据分析，获得不同因素下IGBT关断时的电压变化率。3.2实验结果在IGBT电流ic=280A时，不同因素下测得的IGBT关断电压变化率dV/dt的变化情况如图4～图图2温敏参数dV/dt随温度变化的物理机理Fig.2PhysicalmechanismofthedV/dtchangingwithtemperature集电极（C）P+P+MOS沟道发射极（E）耗尽层基区CdepLMCge门极（G）Cox空穴浓度0载流子存储区累积层充电x与集电极C距离CSR收缩t3t2t1t0WBN+（b）IGBT物理结构与关断过程中的载流电子变化情况37
电源学报总第68期图6不同门极电阻时的电压变化率dV/dtFig.6dV/dtunderdifferentgateresistances图7不同杂散电感时的电压变化率dV/dtFig.7dV/dtunderdifferentstrayinductances图8不同突波吸收电容时的电压变化率dV/dtFig.8dV/dtunderdifferentsnubbercapacitances3.63.43.23.02.82.62.42.2dV/dt（109V/s）6789101112131415Ro/Ω3.73.63.53.43.33.23.13dV/dt（109V/s）30405060708090Ls/nH图4不同结温时的电压变化率dV/dtFig.4dV/dtunderdifferentjunctiontemperatures3.53.43.33.23.13.02.92.82030405060708090100110120dV/dt（109V/s）Tc/℃图5不同直流母线电压时的电压变化率dV/dtFig.5dV/dtunderdifferentDCvoltages3.553.503.453.403.35dV/dt（109V/s）840850860870880890900VDC/V8所示。不同因素及结温与dV/dt的关系如表2所示。对表2数据进行分析可知，IGBT结温与其关断时的dV/dt基本呈线性关系，结温越高，dV/dt越校直流母线电压VDC对IGBT关断时的dV/dt产生了影响。电压越高，IGBT关断时的dV/dt越大。直流电压VDC与dV/dt基本呈线性关系。当直流母线电压从898V下降到845V时dV/dt变化约4.5%，按表2中dV/dt的温度特性进行估计，53V直流电压的变化量引起结温估算误差可能达到21°C。因此，实际结温测量时需同时监测直流母线电压并进行线性补偿。不同门极电阻对IGBT关断时的dV/dt产生了影响。门极电阻越大，IGBT关断时的dV/dt则越校图3实验系统Fig.3Experimentalsystem负载电抗器差分电压探头DSP控制器电流探头高压直流电源I
【参考文献】：
期刊论文
[1]绝缘栅双极型晶体管感性负载关断下电压变化率的建模与仿真研究[J]. 谭骥,朱阳军,卢烁今,田晓丽,滕渊,杨飞,张广银,沈千行. 物理学报. 2016(15)
[2]IGBT模块寿命预测模型综述[J]. 方鑫,周雒维,姚丹,杜雄,孙鹏菊,吴军科. 电源学报. 2014(03)
[3]基于电压电流的IGBT关断机理与关断时间研究[J]. 刘宾礼,刘德志,罗毅飞,唐勇,汪波. 物理学报. 2013(05)
本文编号：3577258
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