一种基于IGBT高温特性的有限元建模方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于IGBT高温特性的有限元建模方法及系统，其中，方法包括：构建IGBT的实体模型；对实体模型进行网格划分，获取多个第一有限元单元；定义各个第一有限元单元的发热参数并定义第一有限元单元的第一类温度传递参数，获得初始模型；在初始模型外侧构建多个虚拟的第二有限元单元，获取初始模型的设置环境；基于设置环境，定义第二有限元单元的第二类温度传递参数，获得最终模型。本发明专利技术的基于IGBT高温特性的有限元建模方法，实现构建IGBT的用于高温特性分析的有限元模型。IGBT的用于高温特性分析的有限元模型。IGBT的用于高温特性分析的有限元模型。

【技术实现步骤摘要】
一种基于IGBT高温特性的有限元建模方法及系统


[0001]本专利技术涉及模拟仿真
，特别涉及一种基于IGBT高温特性的有限元建模方法及系统。

技术介绍

[0002]绝缘栅双极晶体管（IGBT）是一种综合了功率场效应晶体管（MOSFET）和双极型晶体管（BJT）结构的复合器件，并且同时吸收了两者的优点，具有输入阻抗高、开关速度快、驱动功率小、饱和压降低、控制电路简单、承受电流大等特性，在各种电力电子变换装置中得到广泛的应用。
[0003]在模拟仿真
，现有的IGBT模型并没有用于高温特性仿真的模型，因此为了实现对IGBT的高温特性的模拟，亟需一种建立基于IGBT高温特性的模型的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的之一在于提供了一种基于IGBT高温特性的有限元建模方法，实现构建IGBT的用于高温特性分析的有限元模型。
[0005]本专利技术实施例提供的一种基于IGBT高温特性的有限元建模方法，包括：构建IGBT的实体模型；对实体模型进行网格划分，获取多个第一有限元单元；定义各个第一有限元单元的发热参数并定义第一有限元单元的第一类温度传递参数，获得初始模型；在初始模型外侧构建多个虚拟的第二有限元单元，获取初始模型的设置环境；基于设置环境，定义第二有限元单元的第二类温度传递参数，获得最终模型。
[0006]优选的，对实体模型进行网格划分，获取多个第一有限元单元，包括：解析实体模型，确定各个物质接触面；基于各个物质接触面，确定多个分割平面；基于多个分割平面，将实体模型分割为多个第一有限元单元。
[0007]优选的，定义各个第一有限元单元的发热参数并定义第一有限元单元的温度传递参数，获得初始模型，包括：确定第一有限元单元位于实体模型的位置；基于位置，确定第一有限元单元是否为IGBT运行时的发热部位；当是发热部位时，将发热参数中触发函数定义为预设的第一数值；当不是发热部位时，将发热参数中触发函数定义为预设的第二数值。
[0008]优选的，定义各个第一有限元单元的发热参数并定义第一有限元单元的温度传递参数，获得初始模型，包括：当触发函数被定义为第一数值时，基于位置，确定第一有限元单元的材质数据以
及电阻等效方向；基于电阻等效方向和第一有限元单元的空间尺寸，确定用于确定等效电阻确定的尺寸参数；基于材质数据、尺寸参数和预设的等效电阻确定库，确定第一有限元单元的等效电阻。
[0009]优选的，定义各个第一有限元单元的发热参数并定义第一有限元单元的第一类温度传递参数，获得初始模型，包括：确定第一有限元单元位于实体模型的位置；基于位置，确定第一有限元单元的材质数据；基于材质数据和预设的导热系数确定库，确定第一有限单元的第一类温度传递参数中的导热率；基于材质数据和预设的比热容确定库，确定第一有限单元的第一类温度传递参数中的比热容。
[0010]优选的，在初始模型外侧构建多个虚拟的第二有限元单元，包括：构建包裹初始模型的密闭的虚拟空间；确定位于初始模型外周的第一有限元单元，作为参考单元；确定各个参考单元在初始模型外周上的接触边界；将各个接触边界分别沿着初始模型位于接触边界所在的一侧的中心轴线的方向延伸后切割位于初始模型外侧的虚拟空间，形成多个待确认单元；将与参考单元接触的待确认单元作为第二有限元单元。
[0011]优选的，获取初始模型的设置环境，包括：获取与初始模型的外周各个接触面的接触的情况；解析各个接触面的接触的情况，当存在散热模块时，获取散热模块的参数数据；当不存在散热模块时，获取接触介质的性状信息；其中，参数数据包括散热类型、导热材料厚度、导热材料材质、导热材料性能、接触面积其中一种或多种结合；性状信息包括：介质种类、介质与初始模型接触的接触面的垂直方向的介质厚度。
[0012]优选的，基于设置环境，定义第二有限元单元的第二类温度传递参数，获得最终模型，包括：解析设置环境，确定第二有限元单元对应的环境数据；对环境数据进行特征提取，获取多个环境特征参数值；整合多个环境特征参数值，确定参数集；将参数集与预设的第二类温度传递参数确定库中各个标准集进行匹配；获取第二类温度传递参数确定库中与参数集匹配的标准集所关联的第二类温度传递参数集；解析第二类温度传递参数集，确定第二类温度传递参数。
[0013]本专利技术还提供一种基于IGBT高温特性的有限元建模系统，包括：构建模块，用于构建IGBT的实体模型；网格划分模块，用于对实体模型进行网格划分，获取多个第一有限元单元；
第一定义模块，用于定义各个第一有限元单元的发热参数并定义第一有限元单元的第一类温度传递参数，获得初始模型；虚拟构建模块，用于在初始模型外侧构建多个虚拟的第二有限元单元，获取模块，用于获取初始模型的设置环境；第二定义模块，用于基于设置环境，定义第二有限元单元的第二类温度传递参数，获得最终模型。
[0014]优选的，网格划分模块对实体模型进行网格划分，获取多个第一有限元单元，执行如下操作：解析实体模型，确定各个物质接触面；基于各个物质接触面，确定多个分割平面；基于多个分割平面，将实体模型分割为多个第一有限元单元。
[0015]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0016]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0017]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例中一种基于IGBT高温特性的有限元建模方法的示意图；图2为本专利技术实施例中一种基于IGBT高温特性的有限元建模方法的示意图。
具体实施方式
[0018]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]本专利技术实施例提供了一种基于IGBT高温特性的有限元建模方法，如图1所示，包括：步骤S1：构建IGBT的实体模型；步骤S2：对实体模型进行网格划分，获取多个第一有限元单元；步骤S3：定义各个第一有限元单元的发热参数并定义第一有限元单元的第一类温度传递参数，获得初始模型；步骤S4：在初始模型外侧构建多个虚拟的第二有限元单元，步骤S5：获取初始模型的设置环境；步骤S6：基于设置环境，定义第二有限元单元的第二类温度传递参数，获得最终模型。
[0020]上述技术方案的工作原理及有益效果为：在构建的IGBT的实体模型上进行网络分割，将IGBT分割为一个个第一有限元单元，并且适应性地在实体模型外周构建多个虚拟的第二有限元单元，然后对第一有限元单元进行定义，定义其发热参数及第一类温度传递参数，以及对第二有限元单元进行第二温
度传递参数的定义，实现模型的构建，通过上述步骤构建的模型可以模拟IGBT在工作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于IGBT高温特性的有限元建模方法，其特征在于，包括：构建IGBT的实体模型；对所述实体模型进行网格划分，获取多个第一有限元单元；定义各个所述第一有限元单元的发热参数并定义所述第一有限元单元的第一类温度传递参数，获得初始模型；在所述初始模型外侧构建多个虚拟的第二有限元单元，获取所述初始模型的设置环境；基于所述设置环境，定义所述第二有限单元的第二类温度传递参数，获得最终模型。2.如权利要求1所述的基于IGBT高温特性的有限元建模方法，其特征在于，所述对所述实体模型进行网格划分，获取多个第一有限元单元，包括：解析所述实体模型，确定各个物质接触面；基于各个所述物质接触面，确定多个分割平面；基于多个所述分割平面，将所述实体模型分割为多个所述第一有限元单元。3.如权利要求1所述的基于IGBT高温特性的有限元建模方法，其特征在于，所述定义各个所述第一有限元单元的发热参数并定义所述第一有限元单元的温度传递参数，获得初始模型，包括：确定所述第一有限元单元位于所述实体模型的位置；基于所述位置，确定所述第一有限元单元是否为IGBT运行时的发热部位；当是发热部位时，将所述发热参数中触发函数定义为预设的第一数值；当不是发热部位时，将所述发热参数中触发函数定义为预设的第二数值。4.如权利要求3所述的基于IGBT高温特性的有限元建模方法，其特征在于，所述定义各个所述第一有限元单元的发热参数并定义所述第一有限元单元的温度传递参数，获得初始模型，包括：当所述触发函数被定义为所述第一数值时，基于所述位置，确定所述第一有限元单元的材质数据以及电阻等效方向；基于所述电阻等效方向和所述第一有限元单元的空间尺寸，确定用于确定等效电阻确定的尺寸参数；基于所述材质数据、所述尺寸参数和预设的等效电阻确定库，确定所述第一有限元单元的等效电阻。5.如权利要求1所述的基于IGBT高温特性的有限元建模方法，其特征在于，所述定义各个所述第一有限元单元的发热参数并定义所述第一有限元单元的第一类温度传递参数，获得初始模型，包括：确定所述第一有限元单元位于所述实体模型的位置；基于所述位置，确定所述第一有限元单元的材质数据；基于所述材质数据和预设的导热系数确定库，确定所述第一有限单元的所述第一类温度传递参数中的导热率；基于所述材质数据和预设的比热容确定库，确定所述第一有限单元的所述第一类温度传递参数中的比热容。6.如权利要求1所述的基于IGBT高温特性的有限元建模方法，其特征在于，所述在所述
初始模型外侧构建多个虚拟的第二有限元单元，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟聪，姜春亮，雷秀芳，
申请(专利权)人：深圳市威兆半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：