一种线性igbt模块开关损耗估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种IGBT模块开关损耗估计方法，尤其是一种线性IGBT模块开关损 耗估计方法，属于电力电子技术领域。
【背景技术】
[0002] 器件高频化可满足人们对电力电子装置小型化与轻量化的需求，近年来倍受国内 外学者关注。然而高频化会使开关器件产生很高的功率损耗，甚至烧坏装置，造成损失。因 而建立一套完善通用的损耗估计方法，使得人们可以较为快速准确地得到功率管功率损耗 的结果，具有十分重要的意义，也成为近年来各国学者研宄的重点之一。
[0003] 目前，针对功率管开关损耗的估计方法主要有两类。一类方法是根据厂商提供的 绝缘栅双极型晶体管（IGBT)手册中的数据表估算IGBT的开关损耗，由于表中数据是在特 定条件下测量得到的，因而在实际应用时需要对其进行折算，简单折算的方法不能准确计 算出损耗结果。另一类方法是采用拟合的方法得到开关暂态电压电流的时域表达式，在此 基础上通过积分运算得到开关损耗，相对于基于数据手册来估算开关损耗的方法，该方法 相对准确，但仍存在计算复杂，开关暂态波形描述不够完整等不足。因此有必要加以改进。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供简便易行的一种线性IGBT模块开关损耗估计方 法。
[0005] 本发明所采取的技术方案是：
[0006] -种线性IGBT模块开关损耗估计方法，包括以下步骤：
[0007] 1、一种线性IGBT模块开关损耗估计方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0008] 步骤1 :线性化开关损耗估计模型的建立，包括以下分步骤：
[0009] 步骤1-1:建立功率管线性化开通损耗估计模型，包括以下分步骤：
[0010] 1)估计集电极电流i。上升阶段（t广12)的损耗：
[0011]
【主权项】
1.一种线性IGBT模块开关损耗估计方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1 :线性化开关损耗估计模型的建立，包括以下分步骤： 步骤1-1 :建立功率管线性化开通损耗估计模型，包括以下分步骤： 1)估计集电极电流i。上升阶段（t 12)的损耗：
其中Ura为功率管的集射极电压，I。为集电极通态电流，U。&为所述功率管的集射极初 始电压，t为所述功率管的集电极电流上升阶段时间； 2)估计第一反向恢复阶段（t2~13)的损耗：
其中ta为第一反向恢复阶段的持续时间，U M sat为功率管的集射极饱和导通压降，tb为 第二反向恢复阶段的持续时间； 3)估计第二反向恢复阶段（t3~14)的损耗：
其中，1?为峰值电流； 4)估计IGBT单位开通损耗： E〇n= E onl+Eon2+Eon3 (4) 5)估计Is内IGBT开通损耗： Pon= f sE〇n (5) 其中，fs为开关管开关频率； 步骤1-2 :建立功率管线性化关断损耗估计模型，包括以下分步骤： 1)估计电压上升阶段（t5~16)的关断损耗：
其中，t。为电压上升阶段持续时间； 2)估计第一电压下降阶段（t6~17)的关断损耗：
其中，tfl为第一电压下降阶段持续时间，tf2为第二电压下降阶段持续时间，为开关 管关断峰值电压； 3)估计第二电压下降阶段（t7~18)的关断损耗：
其中，ttail为电流拖尾阶段阶段持续时间； 5) 估计IGBT单位关断损耗： E〇ff 一 E offl+E〇ff2+Eoff3+Eoff4 (10) 6) 估计Is内IGBT关断损耗： Poff= f sEoff (11) 步骤1-3 :估计Is内IGBT总开关损耗： Ploss= P on+Poff (12) O
2. 线性化开关损耗估计模型的校正，其特征在于：通过仿真软件得到根据上述损耗评 估模型得到的功率管开关暂态电压电流波形，并以实验测试得到的IGBT开关暂态电压电 流波形作为标准，通过对开关损耗计算程序中与开关暂态过程相关的特征量进行调整，实 现对损耗估计模型的校正：即调整电流上升时间仁，二极管反向恢复时间t a，tb，开关管通 态电流I。，集电极峰值电流1"，开关管关断电压Um，饱和压降Umsat以及电压跌落A U。6,电 压上升时间I电流下降时间tfl，tf2，电流拖尾时间t tail，拖尾电流Itail，开关管峰值电压 Ucem0 校正标准判据：1)电压：AU〈5%U;2)电流：AI〈5%I ;3)时间：At〈5%t。其中，AU， A I，A t为实验量测值与所构建的损耗模型估计值之间的偏差；U，I，t均为实验量测值。 3. IGBT开关损耗的计算，其特征在于：根据已校正合格的开关损耗计算程序，计算 IGBT开关损耗，包括：IGBT单位开通损耗，IGBT单位关断损耗，Is内IGBT总开关损耗。
【专利摘要】本发明公开了一种线性IGBT模块开关损耗估计方法，包括功率管线性化开关损耗估计模型的建立、线性化开关损耗估计模型的校正和IGBT开关损耗的计算。它采用线性化估计方法，简便易行,便于实用化。它充分考虑构建充分考虑线路杂散电感，二极管反向恢复作用和电流拖尾过程等开关暂态过程主要特征的影响，在简化模型的同时保证计算结果的精确性。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104820782
【申请号】CN201510227556
【发明人】付超, 孙玉巍, 许恺
【申请人】华北电力大学（保定）
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月6日