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

1、 基于驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)調(diào)整的功率模塊 結(jié)溫控制研究 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 (專業(yè)學(xué)位) 學(xué)生姓名：于燕來 指導(dǎo)教師：周雒維 教授 學(xué)位類別：工程碩士（電氣工程領(lǐng)域） 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 二 O 一五年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要 I 摘 要 目前，變流器在使用中面臨著更高的功率等級(jí)和更加復(fù)雜的運(yùn)行工況。因此產(chǎn)生的功率波動(dòng)反復(fù)對(duì)變流器中的 IGBT 器件進(jìn)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(dòng)則是上述功率

2、波動(dòng)的產(chǎn)物和表征量，當(dāng)結(jié)溫波動(dòng)平滑后，IGBT 的可靠性會(huì)得到很大提升。目前的主要實(shí)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(dòng)減小，結(jié)溫的波動(dòng)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(dá)式，并以此為根據(jù)改變散熱條件，但由于模型精確度不高，控制具有一定時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)，此方法效果明顯。但是

3、在特定的工況下，變流器設(shè)計(jì)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(duì)通過調(diào)節(jié)IGBT 的驅(qū)動(dòng)電阻對(duì)結(jié)溫進(jìn)行控制展開了研究工作 本文首先通過計(jì)算得到驅(qū)動(dòng)電阻允許的變化范圍，并根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)擬合出IGBT 導(dǎo)通損耗和以驅(qū)動(dòng)電阻為自變量的開關(guān)損耗解析表達(dá)式， 兩者相加得到總損耗的表達(dá)式。在 simulink 中建立數(shù)學(xué)模型，將計(jì)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(dòng)電阻值，分別得到對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)溫波形，觀察穩(wěn)態(tài)

4、結(jié)溫的變化，驗(yàn)證了改變驅(qū)動(dòng)電阻調(diào)節(jié)結(jié)溫的可行性。 通過數(shù)據(jù)手冊(cè)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(jìn)行仿真。首先使用改變驅(qū)動(dòng)電阻的方式，進(jìn)行結(jié)溫調(diào)節(jié)，就控制前后結(jié)溫變化量進(jìn)行對(duì)比，之后分別加入開關(guān)頻率和集射極電壓 UCE，分析這兩個(gè)因素對(duì)結(jié)溫控制的影響。 考慮到驅(qū)動(dòng)電阻切換可能會(huì)對(duì) IGBT 柵極造成沖擊，使用三極管限流電路代替驅(qū)動(dòng)電阻調(diào)節(jié)。完成理論分析后，在 saber 中完成三