一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法与流程

技术特征：

1.一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：包括：

建立静态模型；

建立动态模型；

建立热模型；

通过所述模型搭建可实时化的IGBT仿真模型。

2.如权利要求1所述的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：所述静态模型的建立过程包括：

采用分段函数模拟MOSFET沟道电流；

修正所述MOSFET沟道电流；

模拟不同工作条件下IGBT的集电极电流。

3.如权利要求2所述的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：所述分段函数如下式：

$I_C=\left\{\begin{array}{cc}\frac{V_{\mathrm{ce}}}{R_{\mathrm{ce}}}& (V_{\mathrm{ge}}\<V_{\mathrm{th}},\frac{{\mathrm{dI}}_C}{\mathrm{dt}}=0)\\ {\mathrm{kf}}_2[(V_{\mathrm{GE}}-V_{\mathrm{th}})(f_1{V}_{\mathrm{CE}}-V_D)-\frac{{(f_1{V}_{\mathrm{CE}}-V_D)}^2}{2}]& (V_{\mathrm{ce}}\<V_{\mathrm{ge}}-V_{\mathrm{th}}+V_D,V_{\mathrm{ge}}\≥V_{\mathrm{th}})\\ I_C={\mathrm{kf}}_2{(V_{\mathrm{GE}}-V_{\mathrm{th}})}^2,& (V_{\mathrm{ce}}\≥V_{\mathrm{ge}}-V_{\mathrm{th}}+V_D,V_{\mathrm{ge}}\≥V_{\mathrm{th}})\\ I_C=I_{\mathrm{tail}}{e}^{-(t-t_0)/\mathrm{\τ}},& (V_{\mathrm{ge}}\<V_{\mathrm{th}},\frac{{\mathrm{dI}}_C}{\mathrm{dt}}\<0,I_c>\frac{V_{\mathrm{ce}}}{R_{\mathrm{ce}}})\end{array}\right.$

其中，K为MOSFET沟道的跨导；V_T为MOSFET沟道导通阈值电压；V_CE为IGBT集射极电压；Ic为流过IGBT电流即集电极电流；f1和f2为修正函数；R_ce为通态电阻；V_ge为栅射极电压；τ为少数载流子寿命即拖尾时间常数；t为仿真时间；t₀为拖尾电流起始时间；I_tail为拖尾电流；V_th为阈值电压；V_D为通态压降。

4.如权利要求3所述的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：所述修正函数f1和f2为二阶多项式，是对所述MOSFET的沟道电流进 行修正，使得到的电流结果能精确反映IGBT的集电极电流。

5.如权利要求1所述的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：所述动态模型的建立过程包括：

用指数函数进行模拟影响IGBT器件的开通延迟时间和关断的拖尾电流；

获取寄生电容参数。

6.如权利要求5所述的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：通过输入电容C_ies、输出电容C_oes、反馈电容C_res与IGBT集射极电压V_CE的变化曲线获取寄生电容参数。

7.如权利要求1所述的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：所述热模型受温度影响变化的IGBT器件内部电气参数包括过剩载流子寿命τ，栅极门槛电压V_T和跨导K_P；并通过下式确定：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\τ}\left(T_j\right)=\mathrm{\τ}\left(T_0\right){\left(\frac{T_j}{T_0}\right)}^{1.5}\\ V_T\left(T_j\right)=V_T\left(T_0\right)-K_{\mathrm{th}}(T_j-T_0)\\ K_p\left(T_j\right)=K_p\left(T_0\right){\left(\frac{T_0}{T_j}\right)}^{0.8}\end{array}\right.$

其中，τ(T₀)，V_T(T₀)，K_P(T₀)分别为过剩载流子浓度，门槛电压，跨导参数在常温T₀时的值；τ(T_j)，V_T(T_j)，K_P(T_j)为温度为T_j时的值；K_th为门槛电压的系数。

8.如权利要求1所述的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：搭建所述单个IGBT模块，然后将其串联，并在器件级仿真平台上建立由多个IGBT器件串、并联组成的装置。

9.如权利要求8所述的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：通过可编辑逻器实现IGBT纳秒级实时化仿真。