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一种符合欧姆定律的IGBT等效电阻模型被引量：11: 2020年; 有限元仿真普遍通过求解电流守恒方程来实现对电流场的计算,计算方法上符合欧姆定律,即电流与电压呈正比关系。IGBT的电气特性本质上区别于纯导体,芯片的电导率也不等同于芯片材料的电导率,因此无法直接应用于有限元仿真。针对这一问题,该文首先通过最小二乘法对IGBT的V-I特性曲线进行了分段线性化处理,并通过函数转换构建了一种在计算方法上符合欧姆定律的IGBT等效电阻模型。然后进一步将IGBT芯片的等效电阻转换为等效电导率,构建了基于有限元的IGBT电热耦合模型。最后通过短时变电流的单脉冲测试对所建立的模型进行了验证。实验结果表明:所提出的建模方法可以在满足欧姆定律基本算法的基础上,对电流连续变化工况下的IGBT电热特性进行准确表征。; 贾英杰罗毅飞肖飞刘宾礼黄永乐; 关键词：V-I特性等效电阻电热耦合

基于场路耦合的大功率IGBT多速率电热联合仿真方法被引量：21: 2020年; IGBT模块在以短路为代表的非周期过载极端工况中,其自热效应明显。由于高压、大电流等外载荷的冲击,IGBT的温度会在短时内迅速升高,进而影响IGBT芯片的半导体特性以及封装结构的材料特性,并最终直观表现为模块端口电气特性的变化。此时,需要同时关注IGBT的电气特性与温度分布特性,而电问题与热问题在时间尺度上的差异为电热耦合仿真带来了不便。基于此,该文提出一种基于场路耦合的电热联合仿真方法。首先阐述IGBT场路耦合联合仿真的基本原理;然后分别在Simulink与COMSOL中构建基于IGBT物理模型的电路模型以及基于有限元的热模型,通过Matlab控制脚本实现了多速率仿真策略下的电热联合仿真;最后以ABB3.3kV/1500A大功率IGBT模块为例,通过开关暂态测试和短路测试对所提出的仿真方法进行了验证。; 贾英杰肖飞罗毅飞刘宾礼黄永乐; 关键词：自热效应场路耦合联合仿真

大功率IGBT器件及其组合多时间尺度动力学表征研究综述被引量：4: 2021年; 在提出电力电子器件及其组合多时间尺度动力学表征需求的前提下,以目前常用的全控型电力电子器件——绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)为例,系统分析并归纳了目前在IGBT及其组合多时间尺度动力学表征研究方面的进展和成果,包括作为基础的大功率IGBT及其组合多时间尺度电热瞬态建模方法、基于模型的大功率IGBT模块失效量化表征方法以及用于辅助分析的IGBT组合多速率仿真方法。此外,介绍了基于IGBT多时间尺度模型的装置应用设计案例。从建模方法、可靠性评估、仿真手段以及应用设计四个方面系统全面地阐述了大功率IGBT及其组合多时间尺度的动力学表征方法,可为电力电子混杂系统的精确设计提供电力电子器件层面的理论和技术支撑。; 肖飞马伟明罗毅飞刘宾礼贾英杰李鑫; 关键词：绝缘栅双极晶体管多时间尺度

基于脉冲跳变SVPWM的单相中点钳位型H桥级联逆变器开关损耗解析计算被引量：4: 2020年; 为实现单相中点钳位(NPC)型H桥级联逆变器性能优化设计,分析基于脉冲跳变空间矢量脉宽调制(SVPWM)均压调制的开关损耗计算方法。针对开关管有效动作频率与控制频率不同、开关动作分散且无规律的问题,提出基于整体的开关损耗计算方法,直接计算得到所有开关的暂态损耗之和;针对均压冗余矢量动作不确定的问题,提出最值估算法对开关暂态损耗进行理论估算。仿真结果表明,推导的开关损耗解析式计算值与实际值的单个周期最大误差为9.55%,最小误差为1.29%,实验得到的损耗结果与理论值最大误差均在10%以内,表明该损耗解析式较为准确。; 原景鑫朱俊杰聂子玲叶伟伟贾英杰董蕾; 关键词：开关损耗

键丝结构参数对IGBT热特性的影响规律: 2020年; 针对焊接式绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的键丝失效问题,首先分析了IGBT模块的电热耦合机理,并构建了基于有限元的某型IGBT模块电热耦合模型,通过实验验证了该模型的准确性;然后,从理论和仿真层面定量研究了键丝结构参数对IGBT热特性的影响规律。研究结果表明:当键丝的截面尺寸小于临界值时,键丝与芯片的温度将产生明显分化,键丝温度会急剧升高进而导致熔断;键丝焊盘面积的减小也会导致芯片温度的升高,对焊点处温度变化的影响尤为明显。; 贾英杰肖飞罗毅飞刘宾礼黄永乐; 关键词：IGBT 电热耦合有限元法结构参数

基于传热动力学作用特征的IGBT结温预测数学模型被引量：15: 2017年; 提出一种基于传热动力学作用特征建立绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温预测模型的建模方法。针对目前IGBT结温预测模型无法灵活应用于多时间尺度仿真与快速计算模式的问题,通过将简单(阶跃)信号下得到的动力学作用分量应用于复杂(PWM)信号下,建立IGBT结温预测数学模型。基于经典Cauer传热RC网络结构,建立针对阶跃功率输入信号的IGBT结温预测数学模型。提出采用自然解耦的方法,对IGBT传热动力学特性进行研究,建立传热动力学作用分量的准确表征。在此基础上,采用自然解耦与精确补偿的方法,建立针对PWM脉冲功率输入信号的IGBT瞬态结温预测数学模型。仿真与实验结果验证了模型的正确性与准确性。所建IGBT结温预测数学模型对于查明IGBT器件的传热动力学作用机理,实现结温的快速有效仿真与计算,建立IGBT传热多时间尺度数学模型具有重要的理论意义和应用价值。; 刘宾礼罗毅飞肖飞熊又星贾英杰

MPS结构SiC二极管场路耦合建模及多速率电热联合仿真分析被引量：5: 2019年; 该文建立一种适用于Pi N-肖特基混合型(merged PiN schottky,MPS)结构SiC二极管的场路耦合模型。模型同时考虑该类二极管芯片在浪涌大电流极端工况下的电气特性以及芯片温度耦合作用的影响。首先,基于MPS结构的芯片特点,应用集总电荷建模方法建立能够表征其电气特性的物理模型,同时基于有限元仿真平台建立与实际SiC模块封装结构和尺寸一致的热模型。其次,应用PSpice-COMSOL仿真平台,建立基于MPSSiC二极管电气模型和热模型的场路耦合模型,并通过多速率仿真策略解决电路仿真与热仿真时间尺度悬殊的问题,实现二极管电气与温度特性的表征及仿真分析。最后,基于Cree 1200V/300A模块中二极管在浪涌条件下的工作特性对该文建立的模型进行仿真和实验结果的验证。结果表明,提出的场路耦合模型具有仿真精度和仿真效率高的优点,为MPS结构SiC二极管在极端工况下的特性研究提供一种分析方法。; 贾英杰肖飞段耀强罗毅飞; 关键词：浪涌电流场路耦合

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贾英杰