igbt热网络参数准在线辨识方法的研究

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1、IGBT热网络参数准在线辨识方法的研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：李腾飞指导教师：杜雄教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二〇一六年五月ResearchonQuasi-OnlineThermalNetworkParameterIdentificationMethodofIGBTAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByLiTeng

2、feiSupervisedbyProf.DuXiongSpecialty:ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2016中文摘要摘要随着先进电能变换技术的发展，功率变流器广泛应用于各工业领域。然而，工业界的调查研究表明，变流器中的功率器件其可靠性问题日益突出。进一步研究发现，不论是功率器件的状态评估还是状态控制，都与其热网络参数密切相关，因此亟需对器件的热网络参数进行在线或准在线辨识。论文主要

3、针对IGBT的热网络参数的准在线辨识方法开展研究工作。首先，本文对IGBT热网络参数准在线辨识的方法进行了研究，并提出依据两次不同散热条件下变流器停机后的结温降温曲线进行辨识。基于电热比拟关系，将热网络的参数辨识类比到电学上的参数辨识，并分析了结温降温曲线的时间常数和等效Cauer热网络参数之间的耦合关系，得出在一条结温降温曲线下不能对参数进行辨识的结论。在此基础上，以变流器实际应用为背景，以实现准在线辨识为目标，在变流器再次停机前改变散热条件，通过在不同散热条件下得到关于热网络参数和时间常数的独立方程。理论分析表明：通过两次不同

4、散热条件下停机后的结温降温曲线，若对散热器的热阻参数进行测量，可实现对Cauer型热网络参数的准在线辨识。其次，考虑散热器的老化因素，本文提出计及散热器老化影响的参数准在线辨识方法，依据三次不同散热条件下停机后的结温降温曲线可实现对热参数的辨识。工业调查发现，散热器在变流器的工作进程中存在老化和退化因素，其热参数相对于初始值会发生改变。为此，本文在散热器热参数不可预知的前提下，分析了热网络参数的可辨识性和不同散热条件下结温降温曲线的时间常数之间的关系，提出依据三次不同散热条件下变流器停机后的结温降温曲线实现对热参数的准在线辨识。理

5、论分析表明：对于3阶的Cauer型功率器件的热网络，该方法可实现计及散热器老化影响的热参数准在线辨识。最后，为了验证上述理论，本文进行了实验分析。对此，选择英飞凌半桥模块中的一个IGBT为实验对象并以实际的变流器为背景设计等效测量电路。依据上文提出的理论分别进行了参数辨识，并以JESD51-14为标准进行结果分析。实验结果表明：本文提出的方法可实现对功率器件热网络参数的准在线辨识。关键词：IGBT，热网络，准在线，结温，参数辨识，散热器老化I英文摘要ABSTRACTAdvancesinpowerconversiontechnolo

6、gyhaveenabledpowerconverterswidelyusinginvariousindustrialfields.However,thesurveyresearchofindustryshowsthatthereliabilityofpowerdeviceinconvertersystemisincreasinglyprominent.Furtherstudiesshowthat,nomattertheconditionmonitorandstatecontrol,bothofthemarecloselyrelat

7、edtothethermalnetworkparametersofthepowerdevice,soidentifyingthethermalnetworkparametersonlineorquasionlineisessential.Thispaperismanlyfocusingonquasi-onlinethermalnetworkparametersidentificationofIGBT.Firstly,thispaperresearchonquasi-onlinethermalnetworkparameterside

8、ntificationofIGBTandproposetheidentificationmethodrelyingoncoolingjunctiontemperaturewhentheconvertercutsoffattwodifferentco