用于电磁干扰仿真分析的igbt模型的制作方法_3

文档序号:9524374阅读:来源:国知局
1中,各个开关均处于闭合状态;电压过冲段912中第一理 想开关Sti处于断开状态,第二理想开关8。2处于闭合状态;电压振荡段913中,第一理想开 关5。1,第二理想开关St2均处于断开状态。
[0080] 如图3所示,反并联二极管部分的模型12包括W下元件:表示反并联二极管正向 导通、反向截止特性的第二理想二极管Dd,表示二极管反向恢复特性的第四等效电容C4和 第五等效电容Cs,表示二极管反向恢复电流衰减速率的第二阻尼电阻Rte,在IGBT开通过程 中切换反并联二极管等效电容的第Ξ理想开关5。3。
[0081] 反并联二极管部分的模型12包含Ξ个相互并联的支路,第二理想二极管Dd构成 第一支路121,第二理想二极管Dd的阴极连接至IGBT的集电极,阳极连接至IGBT的发射极。 第四等效电容C4与第Ξ理想开关S。1串联构成第二支路122,第五等效电容Ce与第二阻尼 电阻氏5串联构成第Ξ支路123。
[0082] 第二理想二极管Dd的阴极连接至IGBT的集电极,第二理想二极管Dd的阳极连接 至IGBT的发射极。
[0083] 反并联二极管部分模型的理想开关的闭合、断开状态为:在反并联二极管开通瞬 态和反并联二极管稳态导通过程中,第Ξ理想开关St3处于闭合状态;在反并联二极管由正 向导通转为反向截止的关断瞬态过程中,针对母线电流i。将该过程按时间顺序分为两段, 如图7所示一一母线电流上升段914、母线电流振荡段915,在母线电流上升段914中,第Ξ 理想开关St3处于闭合状态,母线电流振荡段915中,第Ξ理想开关8。3处于断开状态;在反 并联二极管处于关断状态时,第Ξ理想开关St3处于断开状态。
[0084]IGBT模型中元件参数的抽取方法如下:
[0085] 步骤一:通过连接电阻性负载的IGBT单脉冲试验抽取IGBT正向导通部分模型11 的元件参数。试验电路如图4所示,电路中包含待测IGBT元件1,IGBT驱动电路4,电阻负 载3,可调直流稳压电源5,电路寄生电感2,电流电压测试仪器9。电压电流测量装置9包 含示波器、电压探头、电流探头等。
[008引待建模IGBT1与电阻负载3串联,由可调直流稳压电源5供电,所述电压电流测 量装置9测量待建模IGBT1的集电极-发射极电压V。。和集电极电流i。。
[0087]下面参考图5所示的波形,说明IGBT正向导通部分模型11参数抽取具体方法:[008引 (1)抽取集电极-发射极等效电容基参数:
[0089] 将可调直流稳压电源5输出电压设定为待建模IGBT1最大安全工作电压;通过 IGBT驱动电路4向IGBT1 口极注入驱动信号,使之开通关断一次,由电压电流测量仪器 9记录IGBT关断瞬态过程中的集电极-发射极电压波形V。。901和电流波形i。902,W及 IGBT关断前、稳定导通时的集电极电流I。。。,;根据电压上升段911的波形,计算该段对应的 集电极-发射极等效电容基该参数与电流波形i。902、电压波形V。。901、IGBT转移 导纳Gm、IGBT口极电压阔值Vth相关,
[0090]
(1)
[0091] 其中,t。是所述电压上升段的起始时刻,t1是所述电压上升段的终止时刻,V。。。是 t拥刻的集电极-发射极电压,V。61是t拥刻的集电极-发射极电压。
[0092] (2)计算待进行EMI预测的工况下的IGBT集电极-发射极等效电容:
[009引调整可调直流稳压电源5的输出电压,使之等于待进行EMI预测的工况的母线电 压,通过IGBT驱动电路向IGBT口极注入驱动信号,使之开通关断一次,由电压电流测量仪 器测量集电极-发射极电压波形V。。901和电流波形i。902,记录IGBT关断前、稳定导通时 的集电极电流值I。,计算集电极-发射极电压上升段等效电容。。1,
[0094]

[0095] 根据电流i。902在电压过冲段912的波形,计算该段对应的集电极-发射极等效 电谷Cce2,
[0096]

[0097]其中,ti是所述电压过冲段的起始时刻,12是所述电压过冲段的终止时刻,V。61是 t拥刻的集电极-发射极电压,V。62是t财刻的集电极-发射极电压。
[0098] 根据电压V。。901在电压振荡段913的振荡频率计算该段对应的集电极-发射极 等效电容。。3,
[0099]

[0100]其中,f胃。是电压振荡段913的电压振荡频率,可W用电压电流测试装置9测出; Lpgtgi是电路寄生电感,可W用电感测试仪、LCR表、阻抗分析仪等设备测量得到。
[0101](3)根据集电极-发射极等效电容计算所述IGBT正向导通部分模型11的元件参 数Ci、C2和C3,
[01 0引Ci=Ccel-Cce2
[0103] C2=Cce2-Cce3 (5)
[0104] 〔3二Cce3
[0105](4)根据电压振荡段913的电压振荡衰减时间计算第一阻尼电阻Rt3,
[0106]
(6)
[0107] 其中,t2是所述电压振荡段913的起始时刻,13是所述电压振荡段913的终止时 刻。
[0108] (5)所述表示IGBT导通损耗的电阻Rv,可W通过查阅IGBT元器件的数据手册获 得,如果数据手册未提供此参数,模型中可W不包含此元件,或令此元件值为0.
[0109] 步骤二:通过连接电感性负载的IGBT双脉冲试验抽取反并联二极管部分模型12 的元件参数。试验电路如图6所示,电路中包含待建模IGBT1,IGBT驱动电路4,辅助测量 IGBT7,电感负载8,可调直流稳压电源5,电路寄生电感6,电流电压测试仪器9。电压电流 测量装置9包含示波器、电压探头、电流探头等。
[0110] 待建模IGBT1与电感性负载8并联后与辅助测量IGBT7串联,由可调直流稳压 电源5供电,所述电压电流测量装置测量辅助测量IGBT7的集电极-发射极电压V。。和母 线电流ibus,其中,所述母线电流在与辅助测量IGBT发射极连接的主电路处测量。
[0111] 下面参考图7所示的波形,说明反并联二极管部分模型12参数抽取具体方法:
[0112] (1)计算母线电流上升等效频率:
[0113] 调整可调直流稳压电源5的输出电压,使之等于待进行EMI预测的工况的母线电 压,通过IGBT驱动电路4驱动辅助测量IGBT7导通,使母线电流ibus904从0开始上升, 当母线电流ibus904达到进行EMI预测的工况所对应的母线电流Ibu,m时,通过IGBT驱动电 路4先关断再迅速开通辅助测量IGBT7,测量辅助测量IGBT7第二次开通瞬态过程中的母 线电流ibus904,计算母线电流上升段914的母线电流ib。. 904波形等效频率fu,
[0114]
(7)
[011引其中,tf是IGBT7第二次开通过程中母线电流从10%Ibusm上升到90%Ibusm所用 时间长度。
[0116] (2)计算母线电流上升段914和电流振荡段915的反并联二极管等效电容母线电 流上升段914反并联二极管等效电容。。4,
[0117]
巧)
[Om] 其中Lpg,g2是所述双脉冲实验电路的寄生电感值,可W用电感测试仪、LCR表、阻抗 分析仪等设备测量得到。
[0119] 母线电流振荡段915中反并联二极管的等效电容C。。^
[0120]
巧)
[0121] (3)根据反并联二极管等效电容计算所述反并联二极管部分模型的等效电容参数 C4和Cs,
[0122] C4=C,,4-Cee5
[0123] C5=CceS
[0124] (4)计算表示二极管反向恢复电流衰减速率的第二阻尼电阻Rts,
[0125]
(11)
[0126]其中,te是母线电流振荡段915的起始时刻,15是母线电流振荡段915的终止时 刻。
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1