一种风光储多能变换装备内部IGBT封装模块的多物理场耦合仿真建模方法技术

本发明专利技术公开了一种风光储多能变换装备内部IGBT封装模块的多物理场耦合仿真建模方法，包括如下步骤：步骤一，根据IGBT封装模块的尺寸参数建立其三维几何模型；步骤二，对所构建几何模型进行材料划分与参数设定；步骤三，根据IGBT模块运行状况对几何模型进行电‑热‑机多物理场边界设置；步骤四，根据多物理场耦合情况对模型进行网格剖分；步骤五，计算IGBT模块各封装结构的多物理场特性分布。本发明专利技术通过IGBT封装模块内部多物理场的耦合关系，可以准确得到IGBT模块在实际运行中内部的电、温度、应力的各物理场特性分布，进而开展可靠性研究，保障风光储多能变换装备的可靠运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率半导体器件多物理场耦合仿真，具体涉及一种风光储多能变换装备内部igbt封装模块的多物理场耦合仿真建模方法。

技术介绍

1、风光储一体化多能变换装备(能源路由器)通过实现风能、光伏、氢能等能源多态转换可极大缓解交通能源问题。作为多能变换装备中的核心器件，绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)具备易于驱动、开关频率高、载流能力大等优点，同时也已广泛应用于风光等可再生能源发电、电动汽车、开关电源、智能电网等诸多领域。然而，因封装中不同材料的热膨胀系数不匹配，在内部电-热-机械应力耦合的持续作用下igbt极易发生各种形式的封装失效，进而影响电力系统运行的稳定性。当前更高电流和功率密度发展需求促进了igbt多芯片封装模块形式的发展，这进一步提升了igbt模块内部芯片的不均匀自热问题，加剧了电热机械应力的耦合作用。为提高多能变换装备内部电力电子电路的稳定性与安全性，对igbt模块进行可靠性分析是十分必要的。

2、igbt失效多发生于封装内部，其内部结构极为精细，通过现有温度计算与本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种风光储多能变换装备内部IGBT封装模块的多物理场耦合仿真建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的风光储多能变换装备内部IGBT封装模块的多物理场耦合仿真建模方法，其特征在于：步骤一逐一构建IGBT模块各结构的三维几何模型，包括IGBT芯片、二极管芯片、键合线、DBC上铜层、陶瓷层、DBC下铜层、铜基板以及各端极，最后装配为IGBT整体封装模块。

3.根据权利要求1所述的风光储多能变换装备内部IGBT封装模块的多物理场耦合仿真建模方法，其特征在于：步骤二导入步骤一所构建的IGBT三维几何模型，精确设定其材料参数，将芯片电导率设定为与温度...

【技术特征摘要】

1.一种风光储多能变换装备内部igbt封装模块的多物理场耦合仿真建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的风光储多能变换装备内部igbt封装模块的多物理场耦合仿真建模方法，其特征在于：步骤一逐一构建igbt模块各结构的三维几何模型，包括igbt芯片、二极管芯片、键合线、dbc上铜层、陶瓷层、dbc下铜层、铜基板以及各端极，最后装配为igbt整体封装模块。

3.根据权利要求1所述的风光储多能变换装备内部igbt封装模块的多物理场耦合仿真建模方法，其特征在于：步骤二导入步骤一所构建的igbt三维几何模型，精确设定其材料参数，将芯片电导率设定为与温度有关的函数形式，其余各层结构材料具体参数根据各结构所属材料进行设置。

4.根据权利要求1所述的风光储多能变换装备内部igbt封装模块的多物理场耦合仿真建模方法，其特征在于：步骤三在仿真模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：任瀚文，赵思洋，王伟，母建，刘佳文，李庆民，王健，丛浩熹，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：