一种基于IGBT器件瞬态物理过程的分段折线模型制造技术

本发明专利技术公开了一种电力半导体器件IGBT在硬开关工作模式下瞬态物理过程的分段折线模型，其特征在于基于典型IGBT内部结构及其瞬态物理过程，在一定的简化假设条件下，用分段函数描述IGBT开通和关断过程中的集射极电压vce、集电极电流ic，和栅极电压vge。模型所有参数可从IGBT的数据手册(datasheet)获取。本发明专利技术还提供了一种IGBT分段折线模型在仿真电路中的应用方法，其特征在于，使用IGBT的折线模型描述整个换流回路的特性，不需要对与IGBT换流的续流二极管进行建模。本发明专利技术提供的分段折线模型参数提取方便，能够较准确地反映器件关键瞬态特性，适用于电路仿真应用。

A piecewise line model based on transient physical processes of IGBT devices

Piecewise linear model of the invention discloses a power semiconductor device in IGBT mode hard switching transient physical process, which is characterized in that the typical IGBT internal structure and transient physical process in simplified based on certain assumptions, using piecewise function to describe the IGBT turn-on and turn off set during injection process of source voltage VCE, collector the current IC, and the gate voltage of vge. All parameters of the model can be obtained from the IGBT data book (Datasheet). The invention also provides an application method of IGBT model in simulation of piecewise linear circuit, which is characterized in that the characterization of broken line model using IGBT of the commutation circuit, without the need for a freewheeling diode and IGBT converter for modeling. The piecewise line model provided by the invention has convenient parameter extraction, and can reflect the critical transient characteristics of the device more accurately, and is suitable for circuit simulation applications.

【技术实现步骤摘要】
一种基于IGBT器件瞬态物理过程的分段折线模型
本专利技术属于功率半导体器件
，具体涉及一种基于IGBT器件瞬态物理过程的分段折线模型。
技术介绍
IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是目前电力电子装置中应用最广泛的主动开关器件，因此对IGBT的建模进行了大量研究。从器件应用者的角度，目前的IGBT模型主要分为两大类：机理模型和行为模型。机理模型主要是利用半导体物理学的知识，基于IGBT内部结构和载流子的运动过程来建立的，可以准确地仿真IGBT的稳态和瞬态特性。经典的机理模型有Hefner模型，KuangSheng模型和Kraus模型等等。机理模型虽然精确，但结构复杂，参数提取困难，计算量大不易收敛，不适用于复杂的电路仿真。行为模型忽略一些IGBT内部物理机理，更注重拟合器件的外特性，可以用于电路仿真，比理想开关模型的仿真得到的结果更精确。相比于机理模型，行为模型结构简单，但准确性不高，对不同工况的适应性较差。行为模型参数提取方法复杂，需要从实验结果中提取参数。
技术实现思路
针对常规IGBT行为模型瞬态特性不够精确，且模型参数提取依赖实验结果的问题，本专利技术提出一种适用于电路仿真的I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IGBT瞬态物理过程的分段折线模型，其特征在于,基于典型IGBT内部结构及其瞬态物理过程，在一定的简化假设条件下，用分段函数描述IGBT开通和关断过程中的集射极电压vce、集电极电流ic和栅极电压vge。

【技术特征摘要】
1.一种基于IGBT瞬态物理过程的分段折线模型，其特征在于,基于典型IGBT内部结构及其瞬态物理过程，在一定的简化假设条件下，用分段函数描述IGBT开通和关断过程中的集射极电压vce、集电极电流ic和栅极电压vge。2.如权利要求1中所述的分段折线模型，其特征在于，所述典型IGBT内部结构是平面栅NPT型，所述模型所有参数从IGBT的数据手册获取。3.如权利要求1中所述的分段折线模型，其特征在于，所述的用于描述IGBT开通和关断过程中的集射极电压vce、集电极电流ic和栅极电压vge的分段函数通过以下步骤来确定：1)确定IGBT开通和关断瞬态过程的各个阶段从驱动发出开通指令到开通稳态之前，将开通瞬态过程分为4个阶段：第一阶段为从驱动发出开通指令到ic开始上升，第二阶段为ic从0上升到最大值，第三阶段为ic从最大值恢复到负载电流，第四阶段为结束时vce下降到稳态饱和电压；从驱动发出关断指令到关断稳态之前，将关断瞬态过程分为4个阶段：第一阶段为从驱动发出关断指令到vce开始上升，第二阶段为vce从稳态饱和电压上升到直流母线电压值，第三阶段为ic从负...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵争鸣，蒋烨，檀添，李帛洋，凌亚涛，施博辰，袁立强，陈凯楠，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11