功率MOSFET模型参数辨识及有效性验证

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1、摘要电力电子器件仿真是电力电子系统仿真的关键，但由于器件模型发布的滞后性以及器件厂商生产工艺保密等限制，很难得到准确的器件模型及模型参数，从而使仿真结果准确性不高，削弱了仿真的指导意义。所以如何得到准确的器件模型及模型参数一直是电力电子领域的研究热点之一。本论文论述了在器件模型已知的条件下，如何辨识器件模型参数。采用了基于电力电子器件物理模型的仿真软件PACTE(由法国里昂国家电气实验中心提供)，开发了功率MOSFET参数辨识系统。将实验和仿真相结合，通过比较实测波形和仿真波形，从功率MOSFET的外特性辨识其内部物理模型参数。整个系统

2、采用工作站作为仿真控制中心，PC机作为信号控制、采集及处理中心。PC机通过凌华PCI．9112数据采集卡控制和调节可控电压源输出不同电压；IEEE488工业总线GPIB卡将PC机与高性能的数字示波器连接，然后采样并分析不同电压电流条件下数字示波器所得到的电力电子器件的电流和电压波形等实测参数。该辨识系统软件设计基于两个操作平台(WINDOWS和IyNⅨ)，主要包括自动采集系统和最优化程序两部分。我们采用SUN公司开发的JAVA语言来编写应用程序，利用JAVA本地接口JNI(JavaNativeInterface)直接调用现有的C、c++

3、库(dll、lib)，可以解决自动采集系统中JAvA．语言与GPIB接口卡不兼容的问题。采集到MOSFET的实验波形后，最优化程序部分主要就是不断使仿真波形向实验波形逼近的优化过程。最终得到使最优化目标函数很小的模型参数，即是要辨识的器件的模型参数。我们采用变量轮换法和改迸型遗传算法两种优化算法对目标函数进行最优化，使实测和仿真波形达到很好的吻合，试验结果证明变量轮换法在收敛速度及精度方面更具有优势。最后，为了验证辨识到的MOSFET模型参数的有效性，我们在大电流大电压的范围内比较仿真波形与实测波形的吻合性，证明了所辨识参数的准确性，得

4、到了有指导意义的结果。关键词：功率MOSFET参数辨识最优化有效性验证ABSTRACTThedevicessimulationisthekeypointforthesystemsimulation。Butsomelimitssuchasthelagofdevicemodelandthetechnologyprotectedcausethedifficultytoobtainaccuratemodelandthemodelparameters，whichresultsintheimprecisionresultwhilesimulatio

5、n．SoobtainingaccuratemodelandmodelparametersforelectronicdeviceisahotpointinthefieldofE．E．Thisthesisdescribeshowtoidentifytheparametersbasedontheknowedmodelofdevice．TheParametersIdentificationSystemforPowerMOSFETbyadoptingsoftware“PACTE”whichisbasedOilphysicaldevicemodel

6、isdevolped．ThedeviceinteriormodelparameterCallbeextractedfromitsexteriorcharacteristicsbycomparingsimultaionandmeasurewaves．Inthissystem,SunworkstationworksassimulationcontrollerandPCashandlerfordataaquision．PowersupplyCallbecontrolledbysoftwarethroughPCI9112toobtainvari

7、ablevoltages．PowerMOSFETworksinthesevoltagestogetwavedatumwhichareaquiredthroughGPIBfromdigitalstorageoscilloscopetoPC．IncludesAutomatedacquisitionsystemandOptimizationprogram，thisextractionsystemisbasedontwooperationsystem：UNIXandWindows．Accountingforthis．soitwareiswrit

8、teninJAVAandC++．TheimplementofJNIsolvestheincompatibilitybetweenGPIBfunctionsandJava．Optimizationprogra