基于隨機PWM控制方法的IGBT模塊溫升特性研究
發(fā)布時間：2021-08-23 14:51
為了探索如何有效、安全地應用絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）模塊,提出了一種隨機脈寬調制（PWM）控制方法以抑制其溫升,分別采用隨機載波頻率、隨機占空比和隨機死區(qū)時間3種方式來改進該控制方法。在此通過數(shù)學模型研究隨機PWM方法對IGBT模塊的溫升抑制機理,并通過實驗平臺來驗證這3種隨機PWM方式。實驗結果顯示所提方法對IGBT模塊有良好的抑制溫升效果,說明該方法的合理性與有效性得到驗證,并適用于工程中。
【文章來源】：電力電子技術. 2020,54(08)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
圖２正常ＰＷＭ與隨機ＰＷＭ波形輸出??Ｆｉｇ．?２?Ｏｕｔｐｕｔ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｎｏｒｍａｌ?ａｎｄ?ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ?ＰＷＭ?ｗａｖｅ??
４中３條曲線無重疊部分，與圖３對比可??以知道，隨機占空比１相比無隨機時的降溫升效??果與隨機載波頻率１相比無隨機時的降溫升效果??更好，這是由于隨機占空比的相對隨機程度大于??隨機載波頻率，其中隨機占空比２相比于無隨機??在１０?ｍｉｎ內溫升降低了?１．６５?Ｋ，這種隨機方法較??好于前者。??３３０??３２８??３２６??＾３２４??３２２??３２０??３１８??Ｆｉｇ．?４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?２??３．３?隨機死區(qū)時間溫升抑制??圖５中的降溫升效果更明顯，但隨機死區(qū)時??間１，２幾乎無明顯變化，死區(qū)時間內對隨機數(shù)范??圍的敏感度降低，這與ＩＧＢＴ死區(qū)時間的特點有一??定關聯(lián)，隨機死區(qū)時間２與無隨機相比溫升降低??了?２．１９?Ｋ，可見，該方法比上述兩種隨機方法帶來??的降溫升效果更好。??圖５實驗波形３??Ｆｉｇ．?５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?３??３．４?３種隨機方法溫升抑制對比??３種隨機方法的隨機數(shù)范圍均設置成（－１０，??１０），對比顯示如圖６所示。??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?４??圖６中３種方法中隨機死區(qū)時間降溫升效果最??明顯，對比效果依次為：隨機死區(qū)時間＞隨機占空??比＞?隨機載波頻率?＞?無隨機，實驗驗證情況較好。??４結論??實驗結果顯示利用隨機ＰＷＭ方法抑制ＩＧＢＴ??模塊的溫升具有良好效果，同時逐步改進算法，分??別采用３種隨機ＰＷＭ方式并綜合比較這３種方??式的作用，對比出隨機死區(qū)時間的降溫升效果最??１１８??
４中３條曲線無重疊部分，與圖３對比可??以知道，隨機占空比１相比無隨機時的降溫升效??果與隨機載波頻率１相比無隨機時的降溫升效果??更好，這是由于隨機占空比的相對隨機程度大于??隨機載波頻率，其中隨機占空比２相比于無隨機??在１０?ｍｉｎ內溫升降低了?１．６５?Ｋ，這種隨機方法較??好于前者。??３３０??３２８??３２６??＾３２４??３２２??３２０??３１８??Ｆｉｇ．?４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?２??３．３?隨機死區(qū)時間溫升抑制??圖５中的降溫升效果更明顯，但隨機死區(qū)時??間１，２幾乎無明顯變化，死區(qū)時間內對隨機數(shù)范??圍的敏感度降低，這與ＩＧＢＴ死區(qū)時間的特點有一??定關聯(lián)，隨機死區(qū)時間２與無隨機相比溫升降低??了?２．１９?Ｋ，可見，該方法比上述兩種隨機方法帶來??的降溫升效果更好。??圖５實驗波形３??Ｆｉｇ．?５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?３??３．４?３種隨機方法溫升抑制對比??３種隨機方法的隨機數(shù)范圍均設置成（－１０，??１０），對比顯示如圖６所示。??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?４??圖６中３種方法中隨機死區(qū)時間降溫升效果最??明顯，對比效果依次為：隨機死區(qū)時間＞隨機占空??比＞?隨機載波頻率?＞?無隨機，實驗驗證情況較好。??４結論??實驗結果顯示利用隨機ＰＷＭ方法抑制ＩＧＢＴ??模塊的溫升具有良好效果，同時逐步改進算法，分??別采用３種隨機ＰＷＭ方式并綜合比較這３種方??式的作用，對比出隨機死區(qū)時間的降溫升效果最??１１８??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于風冷的IGBT散熱方案設計及優(yōu)化[J]. 沈麗萍,江健,方亞坤,楊振,候耀東. 低溫與超導. 2018(08)
[2]基于結構函數(shù)的IGBT熱特性研究[J]. 熊文雯,張小玲,謝雪松,任云. 電力電子技術. 2016(12)
[3]IGBT功率模塊瞬態(tài)熱阻抗測量方法研究[J]. 姚芳,王少杰,陳盛華,李志剛. 電力電子技術. 2016(09)
[4]溫度對3種IGBT結構通態(tài)特性的影響[J]. 馮松,高勇. 電力電子技術. 2016(06)
[5]高溫下的IGBT可靠性與在線評估[J]. 唐勇,汪波,陳明,劉賓禮. 電工技術學報. 2014(06)
[6]NPT型IGBT電熱仿真模型參數(shù)提取方法綜述[J]. 徐銘偉,周雒維,杜雄,沈剛,楊旭. 電力自動化設備. 2013(01)
本文編號：3358075
【文章來源】：電力電子技術. 2020,54(08)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
圖２正常ＰＷＭ與隨機ＰＷＭ波形輸出??Ｆｉｇ．?２?Ｏｕｔｐｕｔ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｎｏｒｍａｌ?ａｎｄ?ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ?ＰＷＭ?ｗａｖｅ??
４中３條曲線無重疊部分，與圖３對比可??以知道，隨機占空比１相比無隨機時的降溫升效??果與隨機載波頻率１相比無隨機時的降溫升效果??更好，這是由于隨機占空比的相對隨機程度大于??隨機載波頻率，其中隨機占空比２相比于無隨機??在１０?ｍｉｎ內溫升降低了?１．６５?Ｋ，這種隨機方法較??好于前者。??３３０??３２８??３２６??＾３２４??３２２??３２０??３１８??Ｆｉｇ．?４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?２??３．３?隨機死區(qū)時間溫升抑制??圖５中的降溫升效果更明顯，但隨機死區(qū)時??間１，２幾乎無明顯變化，死區(qū)時間內對隨機數(shù)范??圍的敏感度降低，這與ＩＧＢＴ死區(qū)時間的特點有一??定關聯(lián)，隨機死區(qū)時間２與無隨機相比溫升降低??了?２．１９?Ｋ，可見，該方法比上述兩種隨機方法帶來??的降溫升效果更好。??圖５實驗波形３??Ｆｉｇ．?５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?３??３．４?３種隨機方法溫升抑制對比??３種隨機方法的隨機數(shù)范圍均設置成（－１０，??１０），對比顯示如圖６所示。??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?４??圖６中３種方法中隨機死區(qū)時間降溫升效果最??明顯，對比效果依次為：隨機死區(qū)時間＞隨機占空??比＞?隨機載波頻率?＞?無隨機，實驗驗證情況較好。??４結論??實驗結果顯示利用隨機ＰＷＭ方法抑制ＩＧＢＴ??模塊的溫升具有良好效果，同時逐步改進算法，分??別采用３種隨機ＰＷＭ方式并綜合比較這３種方??式的作用，對比出隨機死區(qū)時間的降溫升效果最??１１８??
４中３條曲線無重疊部分，與圖３對比可??以知道，隨機占空比１相比無隨機時的降溫升效??果與隨機載波頻率１相比無隨機時的降溫升效果??更好，這是由于隨機占空比的相對隨機程度大于??隨機載波頻率，其中隨機占空比２相比于無隨機??在１０?ｍｉｎ內溫升降低了?１．６５?Ｋ，這種隨機方法較??好于前者。??３３０??３２８??３２６??＾３２４??３２２??３２０??３１８??Ｆｉｇ．?４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?２??３．３?隨機死區(qū)時間溫升抑制??圖５中的降溫升效果更明顯，但隨機死區(qū)時??間１，２幾乎無明顯變化，死區(qū)時間內對隨機數(shù)范??圍的敏感度降低，這與ＩＧＢＴ死區(qū)時間的特點有一??定關聯(lián)，隨機死區(qū)時間２與無隨機相比溫升降低??了?２．１９?Ｋ，可見，該方法比上述兩種隨機方法帶來??的降溫升效果更好。??圖５實驗波形３??Ｆｉｇ．?５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?３??３．４?３種隨機方法溫升抑制對比??３種隨機方法的隨機數(shù)范圍均設置成（－１０，??１０），對比顯示如圖６所示。??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?４??圖６中３種方法中隨機死區(qū)時間降溫升效果最??明顯，對比效果依次為：隨機死區(qū)時間＞隨機占空??比＞?隨機載波頻率?＞?無隨機，實驗驗證情況較好。??４結論??實驗結果顯示利用隨機ＰＷＭ方法抑制ＩＧＢＴ??模塊的溫升具有良好效果，同時逐步改進算法，分??別采用３種隨機ＰＷＭ方式并綜合比較這３種方??式的作用，對比出隨機死區(qū)時間的降溫升效果最??１１８??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于風冷的IGBT散熱方案設計及優(yōu)化[J]. 沈麗萍,江健,方亞坤,楊振,候耀東. 低溫與超導. 2018(08)
[2]基于結構函數(shù)的IGBT熱特性研究[J]. 熊文雯,張小玲,謝雪松,任云. 電力電子技術. 2016(12)
[3]IGBT功率模塊瞬態(tài)熱阻抗測量方法研究[J]. 姚芳,王少杰,陳盛華,李志剛. 電力電子技術. 2016(09)
[4]溫度對3種IGBT結構通態(tài)特性的影響[J]. 馮松,高勇. 電力電子技術. 2016(06)
[5]高溫下的IGBT可靠性與在線評估[J]. 唐勇,汪波,陳明,劉賓禮. 電工技術學報. 2014(06)
[6]NPT型IGBT電熱仿真模型參數(shù)提取方法綜述[J]. 徐銘偉,周雒維,杜雄,沈剛,楊旭. 電力自動化設備. 2013(01)
本文編號：3358075
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