【摘要】：隨著電力電子技術(shù)應(yīng)用的逐漸發(fā)展,電動(dòng)汽車、新能源發(fā)電等場(chǎng)合中變流器的使用越來(lái)越廣泛,因此變流器可靠性問(wèn)題也顯得更加重要。功率開(kāi)關(guān)器件是影響變流器可靠性最主要因素,IGBT作為使用最廣泛的功率開(kāi)關(guān)器件之一,當(dāng)其處理功率反復(fù)波動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)其本身產(chǎn)生不均勻的熱應(yīng)力沖擊,加快其老化失效,降低變流器可靠性。平滑因功率變化產(chǎn)生的結(jié)溫波動(dòng)是降低IGBT熱應(yīng)力沖擊,提高變流器使用壽命的有效方法。本文以降低變流器中IGBT低頻結(jié)溫波動(dòng)為目的,主要完成工作如下:首先設(shè)計(jì)搭建了三相逆變器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟硬件的實(shí)現(xiàn),并建立了不同調(diào)制函數(shù)下IGBT的損耗模型,分析不同因素對(duì)IGBT模塊損耗的影響。為后面部分的分析和實(shí)驗(yàn)提供工具。其次按照傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率調(diào)節(jié)結(jié)溫波動(dòng)方法,利用IGBT損耗模型和熱網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)其結(jié)溫進(jìn)行估算,將估算結(jié)果作為IGBT開(kāi)關(guān)頻率調(diào)節(jié)的參考以降低低頻結(jié)溫的波動(dòng)。針對(duì)這種方法對(duì)損耗和熱網(wǎng)絡(luò)模型依賴性強(qiáng)的不足,提出一種通過(guò)采樣IGBT殼溫并比較殼溫差值的方法來(lái)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率,利用IGBT穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)熱網(wǎng)絡(luò)模型分析了該方法的可行性和適用范圍,并介紹其在變流器中應(yīng)用時(shí)的控制方法。最后針對(duì)開(kāi)關(guān)頻率調(diào)節(jié)的缺點(diǎn),再提出一種利用調(diào)節(jié)緩沖電路參數(shù)去改變IGBT關(guān)斷損耗從而進(jìn)行低頻結(jié)溫平滑的方法,該方法避免了開(kāi)關(guān)頻率調(diào)節(jié)時(shí)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的影響且適用于關(guān)斷損耗占比較高的場(chǎng)合,并計(jì)算了該方法的可調(diào)節(jié)范圍。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了通過(guò)估算IGBT結(jié)溫控制開(kāi)關(guān)頻率和通過(guò)改變緩沖電路參數(shù)等方法去降低低頻結(jié)溫波動(dòng)幅值的有效性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示調(diào)節(jié)前后IGBT結(jié)溫波動(dòng)明顯降低其使用壽命得到提升。對(duì)于殼溫比較控制的方案,仿真和實(shí)驗(yàn)證明了在不需要損耗和熱網(wǎng)絡(luò)模型的條件下,通過(guò)采樣IGBT殼溫大小可以確定不同功率下開(kāi)關(guān)頻率變化幅值。
【圖文】：

件開(kāi)關(guān)頻率低，驅(qū)動(dòng)要求高的缺點(diǎn)，而且在，IGBT 被廣泛的運(yùn)用在高功率變流器系統(tǒng)由于使用時(shí)因?yàn)檫^(guò)壓過(guò)流導(dǎo)致的破壞性損。使用時(shí)選擇 IGBT 型號(hào)應(yīng)留有適當(dāng)裕量可 IGBT 模塊結(jié)構(gòu)和材料相關(guān)很難避免。文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)歸納得到其老化壽命模型： 失效前循環(huán)次數(shù)，k 為玻耳茲曼常量（8.17.8×104），ΔTj和 Tm分別表示結(jié)溫波動(dòng)大)，A 和 n 是擬合系數(shù)（A=640，n=5）。知道，IGBT 工作時(shí)的平均結(jié)溫 Tm和結(jié)溫波因。歐洲 LESIT 項(xiàng)目對(duì)不同型號(hào) IGBT 進(jìn)行似，如圖 1.3 所示。IGBT 結(jié)溫波動(dòng)減小 2環(huán)次數(shù)增加，說(shuō)明結(jié)溫波動(dòng)對(duì) IGBT 壽命影/( )f j( )mnE kTN A T e

精度高 侵入式測(cè)量影響模塊精度較高、非侵入式 測(cè)量設(shè)備精度要求高、非侵入式 存在一定誤差圖 1.5 IGBT 結(jié)溫估算Fig 1.5 IGBT junction temperature estimation模型IGBT損耗模型IGBT熱網(wǎng)絡(luò)模型UDCIofwPconPswUCEOSV/SPRTEonEoffR1~R4C1~C4TcTj
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2695766