【技术实现步骤摘要】
IGBT多时间尺度结温预测模型建模方法
本专利技术涉及电力电子器件建模
，具体涉及一种IGBT多时间尺度结温预测模型建模方法。
技术介绍
提出了越来越高的要求，实现该目标的基础是建立电力电子系统核心部件-IGBT器件的精确模型。而热特征是影响电力电子器件运行特性的重要因素，是表征电力电子器件健康状态的重要参量。在不同应用背景和不同时间尺度下，设计与应用者关注的细节与重点不同。因此，根据不同应用背景和时间尺度，基于IGBT器件的损耗与传热特征，建立满足设计与应用者要求的IGBT多时间尺度结温预测模型，以实现仿真速度和精度的有效协调和统一，对于提高模型仿真效率与适用性、实现快速有效的结温仿真与计算至关重要。当前关于IGBT传热与结温模型的报道较多，主要针对单一时间尺度下的IGBT传热特性进行了建模，但涉及IGBT多时间尺度结温预测问题的论述较少。根据应用的对象不同，将IGBT传热模型分为电路级、系统级和环境级三个等级，电路级到环境级传热模型逐渐简化，分别对相应环境下的IGBT结温进行表征；基于电力电子器件到系统的等级不同，将传热模型分为器件级、组件级和系统级，根...
【技术保护点】
1.一种IGBT多时间尺度结温预测模型建模方法，其特征在于包括以下步骤：S1.基于半导体物理与吸放热定理，建立了IGBT半导体物理模型与微秒级传热模型；S2.根据IGBT半导体物理模型与微秒级传热模型，分析短时瞬态微秒级时间尺度内IGBT的传热特征，建立适用于短脉冲工况的IGBT短时瞬态微秒级结温预测模型；S3.基于所建立的IGBT短时瞬态微秒级结温预测模型，结合数据手册，建立了等效开关损耗的IGBT损耗模型与降阶的毫秒级传热网络；S4.基于数据手册等效开关损耗与降阶的毫秒级传热网络，通过分析非稳态毫秒级时间尺度内IGBT的传热特征，建立适用于脉冲序列工况的IGBT非稳态毫...
【技术特征摘要】
1.一种IGBT多时间尺度结温预测模型建模方法，其特征在于包括以下步骤：S1.基于半导体物理与吸放热定理，建立了IGBT半导体物理模型与微秒级传热模型；S2.根据IGBT半导体物理模型与微秒级传热模型，分析短时瞬态微秒级时间尺度内IGBT的传热特征，建立适用于短脉冲工况的IGBT短时瞬态微秒级结温预测模型；S3.基于所建立的IGBT短时瞬态微秒级结温预测模型，结合数据手册，建立了等效开关损耗的IGBT损耗模型与降阶的毫秒级传热网络；S4.基于数据手册等效开关损耗与降阶的毫秒级传热网络，通过分析非稳态毫秒级时间尺度内IGBT的传热特征，建立适用于脉冲序列工况的IGBT非稳态毫秒级结温预测模型；S5.基于所建立的IGBT非稳态毫秒级结温预测模型，结合基波周期结温波动特征，建立秒级IGBT损耗模型与等效一阶传热网络；S6.基于基波周期结温波动特征与等效一阶传热网络，通过分析稳态秒级时间尺度内IGBT的传热特征，建立了适用于周期稳态工况的IGBT稳态秒级结温预测模型。2.根据权利要求1所述的IGBT多时间尺度结温预测模型建模方法，其特征在于：IGBT短时瞬态微秒级结温预测模型是指在短时能量作用下，热量几乎全部作用于芯片，未能及时向下传递，多指装置工作于短时脉冲工作模式，时间尺度为微秒级。3.根据权利要求2所述的IGBT多时间尺度结温预测模型建模方法，其特征在于，微秒级热仿真的IGBT结温预测模型，如下式所示：其中，PDie为实时损耗功率，t为导通时间，C为IGBT芯片层热容，m为IGBT芯片层质量m＝ρ·d·s，ρ为硅材料的密度，d为芯片厚度，s为芯片面积，Tj为IGBT芯片结温，Tc为IGBT壳温。4.根据权利要求1所述的IGBT多时间尺度结温预测模型建模方法，其特征在于IGBT非稳态毫秒级结温预测模型针对热传递状态介于热量未能及时向下传递短时瞬态与热量传递达到稳态之间的状态，多指装置工作于脉冲序列工作模式，时间尺度为毫秒级。5.根据权利要求4所述的IGBT多时间尺度结温预测模型建模方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宾礼，罗毅飞，肖飞，黄永乐，王瑞田，熊又星，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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