大功率IGBT仿真建模及其应用.pdf

《大功率IGBT仿真建模及其应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第46卷第12期电力电子技术Vo1．46，No．122012年12月PowerElectronicsDecember2012大功率IGBT仿真建模及其应用李伟邦，侯凯，范镇淇，骆健(国网智能电网研究院，江苏南京210003)摘要：大功率IGBT模块成本较高且容易损坏。在使用时需对其及相关电路进行仿真以考察其电应力。但电力电子仿真软件缺少对此类IGBT模块的模型支持。采用Saber的IGBT1建模工具建立了FZ6OOR17KE4仿真模型，并参照其数据手册参数，对模型静态特性、门极电荷特性及动态特性进行对比，模型与数据较好匹配。同时，将该

2、器件应用于4单元IGBT串联阀臂，通过设计相应门极驱动保护单元(GDU)，并将其应用在脉冲环境中，进行了脉冲放电均压测试。基于已建立模型进行了电路仿真，仿真与实验结果基本一致。关键词：绝缘栅双极型晶体管：串联：大功率中图分类号：TN32文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)12—0049—03ModelingandApplicationofHighPowerIGBTLIWei—bang，HOUKai，FANZhen—qi，LUOJian(StateGridSmartGridResearchInstitute，Nanji

3、ng210003，China)Abstract：ItisnecessarytosimulatetheelectricalstressforthehighpowerIGBTasitshighcostandeasytodam—age．However，thereislesspowerelectronicsimulationsoftwaretosupportsuchIGBTmodulesmode1．ThispaperbuiltstheFZ60OR17KE4typeIGBTmodelbytheSaberIGBT1modeltoo1．Compar

4、edwithitsdatasheet．itisf0undthatthestaticcharacteristics．thegatechargecharacteristicsanddynamiccharacteristicsofthebuiltmodelmatchwellwiththedatasheet．Then，4piecesofsuchIGBTsareusedtodesignavalveaFm，withowndesignedgatedriveprotectionunit(GDU)，voltage—sharingperformancei

5、sobservedinthepulsetestprocess．Theresultsshowthatthemodelsimulationandexperimentalresultsmatchverywel1．Keywords：insulatedgatedbipolartransistor；series；highpowerFoundationProject：SupportedbyVeryLargeScaleIntegratedCircuitManufacturingTechnologyandCompleteProcess(No．2011Z

6、X02603—005，2011ZX02503—006)1引言的IGBT1建模工具。行为模型与器件具体类型无关，仅模仿IGBT行为，与物理机理无关。它以实验IGBT为新型电力电子器件．具有MOSFET器为基础，采用某种算法求出模型与电流、电压、温件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极度等参数的函数关系，模拟器件开关状态【2_。型器件饱和压降低而容量大的优点，在高压、大电这里基于IGBT1建模工具．通过模拟IGBT工流应用领域逐渐取代传统晶闸管，得到广泛应用。作特性。建立了器件FZ600R17KE4仿真模型。并但由于其价格昂贵，容易损

7、坏。在应用时必须进行通过仿真获取了模型静态特性曲线、电荷特性曲仿真以考察其电应力。因此建立精确的IGBT模型线及动态特性曲线。仿真结果和数据手册基本吻尤为重要【”。很多学者采用了不同方法，从不同角合。基于该模型，针对IGBT串联运用进行了驱动度对IGBT模型进行了深入研究，并成功应用于电阻和吸收电容设计．并进行了4个IGBT直接串Saber。Spice等仿真软件。作为功能强大的电力电联阀臂脉冲实验和基于器件模型的串联仿真．仿子仿真器．Saber提供了丰富的精准仿真模型库。真与实验结果基本一致，验证了模型的有效性。但与其他仿真器件一样。

8、它缺少对中高压大功率IGBT的模型支持。但Saber提供了基于行为模型2IGBT仿真建模及测试2．1IGBT仿真建模基金项目：国家极大规模集成电路制造技术及成套工艺资在柔性直流输电工程中．通常运用耐压等级助项目(2011