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

1、對大功率逆變器進行熱-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、逆變器結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及整個逆變系統(tǒng)的可靠運行提供有價值的參考。本文分別從電學和熱學的角度出發(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。
　　 在電學方面，本文一方面基于中高壓功率IGBT開關(guān)動態(tài)特性離線測試系統(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)動電壓/電阻下開關(guān)動態(tài)特性的多維數(shù)據(jù)

2、庫，為損耗建模提供更加準確的數(shù)據(jù);另一方面分析和等效了逆變器實際應用工況下的拓撲開關(guān)換流、調(diào)制方式以及負載類型等，以便在離線測試平臺中更加準確地模擬器件的實際運行工況。最后通過準在線方式將器件級與電路級的研究相結(jié)合，計算出實際工況下各開關(guān)動作時刻的能量損耗，實現(xiàn)逆變器損耗的準在線建模。損耗建模與實測結(jié)果十分吻合，證明了該建模方法的正確性。
　　 在熱學方面，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)動態(tài)特性離線測試系統(tǒng)建立逆變器“瞬時損耗”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