输出频率对IGBT元件结温波动的影响.pdf

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1、电气传动2014年第44卷第6期ELECTRICDRIVE2014Vo1．44NO．6输出频率对IGBT元件结温波动的影响丁杰，唐玉兔，忻力，胡昌发(南车株洲电力机车研究所有限公司南车电气技术与材料工程研究院，湖南株洲412001)摘要：为分析输出频率对结温波动的影响，开发了基于模型降阶方法的程序，运用该程序对IGBT元件的热模型进行了计算，将得到的温度计算结果与ANSYS稳态计算结果进行比较，结果的一致性证明该方法是有效的。在此基础上，利用该程序计算得到了不同输出频率下IGBT元件的结温波动曲线。通过瞬态温度与基于平均损耗计算的稳定温度对比可知：1Hz输出频率时半正弦波损耗产生的温度波

2、动范围为一7．2％～7．6％，方波损耗产生的温度波动范围为一3．9％～6．5％，输出频率对温度波动的影响显著；50Hz输出频率时对温度波动的影响较小，可以忽略；半正弦波损耗产生的温度波动大于方波损耗。分析结果可为IGBT元件瞬态温度计算提供参考，基于模型降阶的程序可以进一步运用于其他电力电子器件瞬态温度的计算。关键词：绝缘栅双极晶体管；输出频率；结温波动；模型降阶中图分类号：TM46文献标识码：AEfectsofOutputFrequencyonJunctionTemperatureRippleforIGBTModuleDINGJie，TANGYu—tu，XINLi，HUChang—fa

3、(CSRResearchofElectricalTechnology&MaterialEngineering，CsRzhuzhouInstituteCo．．Lta．．Zhuzhou412001。Hunan．China)Abstract：Inordertoanalyzetheeffectsofoutput~equencyonthefluctuationofjunctiontemperature，theprogrambasedonthemodelorderreductionmethodwasdeveloped，thetemperatureresultswasobtainedandcompar

4、edwithsteadystatecalculationresultsbyANSYSsoftware，theconsistencyofresultsshowsthatthemethodiseffective．ThetemperaturechangecurvesofIGBTmoduleindifferentoutputfrequencieswereobtainedbytheprogram．Accordingtothecomparisonbetweenthestabletemperaturebasedontheaveragelossesandthetransienttemperature，t

5、heresultsshowthattherangeoftemperaturefluctuationsproducedbyhalfsinewavelossesin1Hzoutput~equencyis一7．2％～7．6％，andtherangeoftemperaturefluctuationsproducedbysquarewavelossesis-3．9％一6．5％，theeffectsonthetemperatureofIGBTmodulein1Hzoutput~equencyissignificantandlessimpactforthetemperatureofIGBTmodule

6、whiletheoutput~equencyis50Hz．Thetemperaturefluctuationcausedbyhalfsinewavelossesisgreaterthansquarewavelosses．TheanalysisresultscanprovidereferenceforIGBTtransienttemperaturecalculation，theprogrambasedonmodelorderreductioncanbefurtherusedinotherpowerelectronicsdevicestransienttemperaturecalculati

7、on．Keywords：insulatedgatebipolartransistor(IGBT)；outputfrequency；junctiontemperatureripple；modelorderreduction变不会影响平均损耗和结温的计算值。实际上，1引言IGBT元件的损耗是随负载电流的大小而变化，输在大量的工程应用中，为了简化计算，通常出频率较高时产生的结温波动较小，输出频率较都是基于一个调制周期内的平均值来对IGBT