基于驅(qū)動電路參數(shù)調(diào)整的功率模塊結(jié)溫控制研究.pdf

1、目前，變流器在使用中面臨著更高的功率等級和更加復(fù)雜的運行工況。因此產(chǎn)生的功率波動反復(fù)對變流器中的IGBT器件進行不均衡的電熱應(yīng)力沖擊，使其老化失效，降低其可靠性。結(jié)溫波動則是上述功率波動的產(chǎn)物和表征量，當(dāng)結(jié)溫波動平滑后，IGBT的可靠性會得到很大提升。目前的主要實現(xiàn)途徑包括，改變外部散熱條件或內(nèi)部損耗，當(dāng)功率的波動減小，結(jié)溫的波動也就隨之減小。前者通過建立二維熱網(wǎng)絡(luò)模型，獲得控制的解析表達式，并以此為根據(jù)改變散熱條件，但由于模型精確度不

2、高，控制具有一定時間延遲等因素，使得調(diào)節(jié)效果不太理想。后者主要集中于開關(guān)頻率的調(diào)節(jié)，實驗證明改變開關(guān)頻率可以成倍的改變開關(guān)損耗，當(dāng)開關(guān)損耗在總損耗中比例較大時，此方法效果明顯。但是在特定的工況下，變流器設(shè)計完成后，允許的開關(guān)頻率調(diào)節(jié)范圍并不大。本論文主要對通過調(diào)節(jié)IGBT的驅(qū)動電阻對結(jié)溫進行控制展開了研究工作本文首先通過計算得到驅(qū)動電阻允許的變化范圍，并根據(jù)數(shù)據(jù)手冊擬合出IGBT導(dǎo)通損耗和以驅(qū)動電阻為自變量的開關(guān)損耗解析表達式，兩者相加

3、得到總損耗的表達式。在simulink中建立數(shù)學(xué)模型，將計算得到的損耗轉(zhuǎn)化為電流源，通過熱網(wǎng)絡(luò)，得到結(jié)溫。通過改變輸入的驅(qū)動電阻值，分別得到對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)溫波形，觀察穩(wěn)態(tài)結(jié)溫的變化，驗證了改變驅(qū)動電阻調(diào)節(jié)結(jié)溫的可行性。
　　通過數(shù)據(jù)手冊中的信息在saber仿真軟件中完成IGBT行為模型的建立，完成主電路以及熱網(wǎng)絡(luò)的搭建進行仿真。首先使用改變驅(qū)動電阻的方式，進行結(jié)溫調(diào)節(jié)，就控制前后結(jié)溫變化量進行對比，之后分別加入開關(guān)頻率和集射極電壓U

4、CE，分析這兩個因素對結(jié)溫控制的影響?？紤]到驅(qū)動電阻切換可能會對IGBT柵極造成沖擊，使用三極管限流電路代替驅(qū)動電阻調(diào)節(jié)。完成理論分析后，在saber中完成三極管限流電路的搭建，通過仿真驗證其基本實現(xiàn)了驅(qū)動電阻的功能，驗證了其進行結(jié)溫調(diào)節(jié)的可行性。
　　最后，在理論分析和仿真的基礎(chǔ)上，完成主電路和三極管限流電路的搭建，并以DSP為控制核心，實現(xiàn)負載電流采樣、負載電流跳變、結(jié)溫測量、三極管控制等功能，并對控制前后結(jié)溫波動變化量進行對