基于IGBT開關(guān)動(dòng)態(tài)特性離線測(cè)試系統(tǒng)的大功率逆變器熱-電耦合研究.pdf

1、對(duì)大功率逆變器進(jìn)行熱-電耦合的研究可以為功率器件的選型與使用、散熱器的合理設(shè)計(jì)、逆變器結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及整個(gè)逆變系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供有價(jià)值的參考。本文分別從電學(xué)和熱學(xué)的角度出發(fā)，建立大功率逆變器的損耗模型以及熱特性等效網(wǎng)絡(luò)，最終得到逆變器系統(tǒng)的熱-電耦合模型。
　　 在電學(xué)方面，本文一方面基于中高壓功率IGBT開關(guān)動(dòng)態(tài)特性離線測(cè)試系統(tǒng)建立功率器件在不同阻斷電壓、集電極電流、器件結(jié)溫、環(huán)路雜散電感以及驅(qū)動(dòng)電壓/電阻下開關(guān)動(dòng)態(tài)特性的多維數(shù)據(jù)

2、庫，為損耗建模提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù);另一方面分析和等效了逆變器實(shí)際應(yīng)用工況下的拓?fù)溟_關(guān)換流、調(diào)制方式以及負(fù)載類型等，以便在離線測(cè)試平臺(tái)中更加準(zhǔn)確地模擬器件的實(shí)際運(yùn)行工況。最后通過準(zhǔn)在線方式將器件級(jí)與電路級(jí)的研究相結(jié)合，計(jì)算出實(shí)際工況下各開關(guān)動(dòng)作時(shí)刻的能量損耗，實(shí)現(xiàn)逆變器損耗的準(zhǔn)在線建模。損耗建模與實(shí)測(cè)結(jié)果十分吻合，證明了該建模方法的正確性。
　　 在熱學(xué)方面，本文分析和研究了IGBT模塊與散熱器的封裝結(jié)構(gòu)與材料熱物理屬性，通過有限

3、元分析的方法實(shí)現(xiàn)了IGBT模塊與散熱器瞬態(tài)熱阻抗的提取。獲得的瞬態(tài)熱阻抗曲線與廠商提供的曲線具有較好的一致性，并且通過不同溫度與功耗下瞬態(tài)熱阻抗曲線的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)熱阻抗曲線具有穩(wěn)定性與普適性。瞬態(tài)熱阻抗的提取有助于系統(tǒng)熱特性等效網(wǎng)絡(luò)的建立。
　　 論文最后，基于中高壓功率IGBT開關(guān)動(dòng)態(tài)特性離線測(cè)試系統(tǒng)建立逆變器“瞬時(shí)損耗”模型，通過提取IGBT模塊與散熱器的熱阻、熱容參數(shù)建立熱特性等效網(wǎng)絡(luò)，最終得到系統(tǒng)的熱-電耦合模型，該模