IGBT损耗和结温计算研究_杨洪波.pdf

《IGBT损耗和结温计算研究_杨洪波.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、302016年第1期电力电子器件IGBT损耗和结温计算研究杨洪波，王征宇，黄宜山（湖南南车时代电动汽车股份有限公司，湖南株洲412007）摘要：介绍了基于数学模拟方法的IGBT损耗计算模型以及计算IGBT结温所采用的等效热路模型，在此基础上提出了一种连续工作损耗和瞬时结温计算方法，并针对器件生产厂家提供的计算软件存在的限制和不足问题，开发了一款新的损耗和结温计算软件。仿真及样机实测数据证实了所述损耗和结温计算方法及计算软件的有效性。关键词：IGBT；损耗计算；结温计算；等效热路模型；计算软件中图分类号：TN303文献标识码：A文章编号

2、：2095-3631(2016)01-0030-04doi:10.13889/j.issn.2095-3631.2016.01.007StudyofCalculationforIGBTLossandJunctionTemperatureYANGHongbo，WANGZhengyu，HANGYishan(HunanCSRTimesElectricVehicleCo.,Ltd.,Zhuzhou,Hunan412007,China)Abstract:ItintroducedacalculationmodelofIGBTlossbasedon

3、mathematicalsimulationmethodandanequivalentthermalcircuitmodelforIGBTjunctiontemperaturecalculation,andthenputforwardacalculationmethodofcontinuouslossandinstantaneousjunctiontemperature.Consideringthelimitanddeficiencyofthecalculationsoftwareprovidedbythedevicemanufact

4、urer,itdevelopedanewcalculationsoftware.Simulationandactualprototypetestdataconfirmedtheeffectivenessofthecalculationmethodandcalculationsoftwareforlossandjunctiontemperature.Keywords:IGBT;losscalculation;junctiontemperaturecalculation;equivalentthermalcircuitmodel;calc

5、ulationsoftware0 引言用户来说难度太大，因此采用该方法计算IGBT损耗并不适合工程应用领域。目前，IGBT已广泛应用于各类变流器中。变流器基于数学模拟方法得到的损耗计算模型是以大量实设计过程中的一项重要工作是计算电力电子器件的工作验测试数据为基础，用一组数学函数模拟器件损耗与各损耗和结温，它对变流器的器件选型、散热设计、可个影响因素之间的数量关系，再利用这些函数关系计算靠性评估和寿命预测等至关重要。国内外很多学者对[1-5]器件在任意合理工作条件下的损耗。相对物理建模仿真IGBT的损耗计算进行了较深入的研究，提出了很计

6、算模型，这类方法的一个优点是计算速度较快，因此多方法。所采用的计算模型主要有两大类：基于芯片物非常适合于器件工作损耗的在线实时计算。国内外研究理结构建模得到的损耗计算模型和基于数学模拟方法得人员已提出了多种用于IGBT损耗计算的数学模拟方法，到的损耗计算模型。有指数方法、线性化方法、多项式方法、三角形方法和基于芯片物理结构建模得到的损耗计算模型采用理[1]利用数据手册估算损耗的方法等。这些计算方法用到想电容、电阻、电感、电流源、电压源等相对简单的元的参数都可以从器件数据手册中得到，特别是对文献[2]件模拟IGBT的特性，其前提是需清楚

7、IGBT的内部结提出的利用数据手册估算损耗的方法，用户可以直接从构、物理等效参数和微观工作过程，这对于一般的器件数据手册中得到计算所需的所有参数，因此非常适合于收稿日期：2015-04-11工程设计计算。作者简介：杨洪波（1980-），男，高级工程师，长期从事电动汽车电机控制器开发工作。数学模拟方法给出的表达式仅用于计算器件的瞬时2016年第1期杨洪波等：IGBT损耗和结温计算研究31导通损耗或单次开关损耗，而工程应用不仅需要计算器值对应的开通损耗值Esontype、关断损耗值Esofftype和反件在某一时刻的损耗，还需要计算器件及

8、整机的持续工向恢复损耗值Erevtype。另外，IGBT开关损耗与实际电作损耗，因此需要研究变流器持续工作损耗计算方法。流Ic的0.5~1.0次方成正比（具体数值可根据数据手册变流器上的IGBT通常处于周期性交替工作状态