基于驅動電路參數(shù)調整的功率模塊結溫控制研究.pdf

1、目前，變流器在使用中面臨著更高的功率等級和更加復雜的運行工況。因此產生的功率波動反復對變流器中的IGBT器件進行不均衡的電熱應力沖擊，使其老化失效，降低其可靠性。結溫波動則是上述功率波動的產物和表征量，當結溫波動平滑后，IGBT的可靠性會得到很大提升。目前的主要實現(xiàn)途徑包括，改變外部散熱條件或內部損耗，當功率的波動減小，結溫的波動也就隨之減小。前者通過建立二維熱網絡模型，獲得控制的解析表達式，并以此為根據(jù)改變散熱條件，但由于模型精確度不

2、高，控制具有一定時間延遲等因素，使得調節(jié)效果不太理想。后者主要集中于開關頻率的調節(jié)，實驗證明改變開關頻率可以成倍的改變開關損耗，當開關損耗在總損耗中比例較大時，此方法效果明顯。但是在特定的工況下，變流器設計完成后，允許的開關頻率調節(jié)范圍并不大。本論文主要對通過調節(jié)IGBT的驅動電阻對結溫進行控制展開了研究工作本文首先通過計算得到驅動電阻允許的變化范圍，并根據(jù)數(shù)據(jù)手冊擬合出IGBT導通損耗和以驅動電阻為自變量的開關損耗解析表達式，兩者相加

3、得到總損耗的表達式。在simulink中建立數(shù)學模型，將計算得到的損耗轉化為電流源，通過熱網絡，得到結溫。通過改變輸入的驅動電阻值，分別得到對應的穩(wěn)態(tài)結溫波形，觀察穩(wěn)態(tài)結溫的變化，驗證了改變驅動電阻調節(jié)結溫的可行性。
　　通過數(shù)據(jù)手冊中的信息在saber仿真軟件中完成IGBT行為模型的建立，完成主電路以及熱網絡的搭建進行仿真。首先使用改變驅動電阻的方式，進行結溫調節(jié)，就控制前后結溫變化量進行對比，之后分別加入開關頻率和集射極電壓U

4、CE，分析這兩個因素對結溫控制的影響?？紤]到驅動電阻切換可能會對IGBT柵極造成沖擊，使用三極管限流電路代替驅動電阻調節(jié)。完成理論分析后，在saber中完成三極管限流電路的搭建，通過仿真驗證其基本實現(xiàn)了驅動電阻的功能，驗證了其進行結溫調節(jié)的可行性。
　　最后，在理論分析和仿真的基礎上，完成主電路和三極管限流電路的搭建，并以DSP為控制核心，實現(xiàn)負載電流采樣、負載電流跳變、結溫測量、三極管控制等功能，并對控制前后結溫波動變化量進行對