為了探索如何有效、安全地應(yīng)用絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）模塊,提出了一種隨機(jī)脈寬調(diào)制（PWM）控制方法以抑制其溫升,分別采用隨機(jī)載波頻率、隨機(jī)占空比和隨機(jī)死區(qū)時(shí)間3種方式來(lái)改進(jìn)該控制方法。在此通過(guò)數(shù)學(xué)模型研究隨機(jī)PWM方法對(duì)IGBT模塊的溫升抑制機(jī)理,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)驗(yàn)證這3種隨機(jī)PWM方式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示所提方法對(duì)IGBT模塊有良好的抑制溫升效果,說(shuō)明該方法的合理性與有效性得到驗(yàn)證,并適用于工程中。 

【文章來(lái)源】：電力電子技術(shù). 2020,54(08)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

圖２正常ＰＷＭ與隨機(jī)ＰＷＭ波形輸出??Ｆｉｇ．?２?Ｏｕｔｐｕｔ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｎｏｒｍａｌ?ａｎｄ?ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ?ＰＷＭ?ｗａｖｅ??

４中３條曲線無(wú)重疊部分，與圖３對(duì)比可??以知道，隨機(jī)占空比１相比無(wú)隨機(jī)時(shí)的降溫升效??果與隨機(jī)載波頻率１相比無(wú)隨機(jī)時(shí)的降溫升效果??更好，這是由于隨機(jī)占空比的相對(duì)隨機(jī)程度大于??隨機(jī)載波頻率，其中隨機(jī)占空比２相比于無(wú)隨機(jī)??在１０?ｍｉｎ內(nèi)溫升降低了?１．６５?Ｋ，這種隨機(jī)方法較??好于前者。??３３０??３２８??３２６??＾３２４??３２２??３２０??３１８??Ｆｉｇ．?４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?２??３．３?隨機(jī)死區(qū)時(shí)間溫升抑制??圖５中的降溫升效果更明顯，但隨機(jī)死區(qū)時(shí)??間１，２幾乎無(wú)明顯變化，死區(qū)時(shí)間內(nèi)對(duì)隨機(jī)數(shù)范??圍的敏感度降低，這與ＩＧＢＴ死區(qū)時(shí)間的特點(diǎn)有一??定關(guān)聯(lián)，隨機(jī)死區(qū)時(shí)間２與無(wú)隨機(jī)相比溫升降低??了?２．１９?Ｋ，可見(jiàn)，該方法比上述兩種隨機(jī)方法帶來(lái)??的降溫升效果更好。??圖５實(shí)驗(yàn)波形３??Ｆｉｇ．?５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?３??３．４?３種隨機(jī)方法溫升抑制對(duì)比??３種隨機(jī)方法的隨機(jī)數(shù)范圍均設(shè)置成（－１０，??１０），對(duì)比顯示如圖６所示。??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?４??圖６中３種方法中隨機(jī)死區(qū)時(shí)間降溫升效果最??明顯，對(duì)比效果依次為：隨機(jī)死區(qū)時(shí)間＞隨機(jī)占空??比＞?隨機(jī)載波頻率?＞?無(wú)隨機(jī)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證情況較好。??４結(jié)論??實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示利用隨機(jī)ＰＷＭ方法抑制ＩＧＢＴ??模塊的溫升具有良好效果，同時(shí)逐步改進(jìn)算法，分??別采用３種隨機(jī)ＰＷＭ方式并綜合比較這３種方??式的作用，對(duì)比出隨機(jī)死區(qū)時(shí)間的降溫升效果最??１１８??

４中３條曲線無(wú)重疊部分，與圖３對(duì)比可??以知道，隨機(jī)占空比１相比無(wú)隨機(jī)時(shí)的降溫升效??果與隨機(jī)載波頻率１相比無(wú)隨機(jī)時(shí)的降溫升效果??更好，這是由于隨機(jī)占空比的相對(duì)隨機(jī)程度大于??隨機(jī)載波頻率，其中隨機(jī)占空比２相比于無(wú)隨機(jī)??在１０?ｍｉｎ內(nèi)溫升降低了?１．６５?Ｋ，這種隨機(jī)方法較??好于前者。??３３０??３２８??３２６??＾３２４??３２２??３２０??３１８??Ｆｉｇ．?４?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?２??３．３?隨機(jī)死區(qū)時(shí)間溫升抑制??圖５中的降溫升效果更明顯，但隨機(jī)死區(qū)時(shí)??間１，２幾乎無(wú)明顯變化，死區(qū)時(shí)間內(nèi)對(duì)隨機(jī)數(shù)范??圍的敏感度降低，這與ＩＧＢＴ死區(qū)時(shí)間的特點(diǎn)有一??定關(guān)聯(lián)，隨機(jī)死區(qū)時(shí)間２與無(wú)隨機(jī)相比溫升降低??了?２．１９?Ｋ，可見(jiàn)，該方法比上述兩種隨機(jī)方法帶來(lái)??的降溫升效果更好。??圖５實(shí)驗(yàn)波形３??Ｆｉｇ．?５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?３??３．４?３種隨機(jī)方法溫升抑制對(duì)比??３種隨機(jī)方法的隨機(jī)數(shù)范圍均設(shè)置成（－１０，??１０），對(duì)比顯示如圖６所示。??Ｆｉｇ．?６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?４??圖６中３種方法中隨機(jī)死區(qū)時(shí)間降溫升效果最??明顯，對(duì)比效果依次為：隨機(jī)死區(qū)時(shí)間＞隨機(jī)占空??比＞?隨機(jī)載波頻率?＞?無(wú)隨機(jī)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證情況較好。??４結(jié)論??實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示利用隨機(jī)ＰＷＭ方法抑制ＩＧＢＴ??模塊的溫升具有良好效果，同時(shí)逐步改進(jìn)算法，分??別采用３種隨機(jī)ＰＷＭ方式并綜合比較這３種方??式的作用，對(duì)比出隨機(jī)死區(qū)時(shí)間的降溫升效果最??１１８??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于風(fēng)冷的IGBT散熱方案設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J]. 沈麗萍,江健,方亞坤,楊振,候耀東.  低溫與超導(dǎo). 2018(08)
[2]基于結(jié)構(gòu)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(shù). 2016(12)
[3]IGBT功率模塊瞬態(tài)熱阻抗測(cè)量方法研究[J]. 姚芳,王少杰,陳盛華,李志剛.  電力電子技術(shù). 2016(09)
[4]溫度對(duì)3種IGBT結(jié)構(gòu)通態(tài)特性的影響[J]. 馮松,高勇.  電力電子技術(shù). 2016(06)
[5]高溫下的IGBT可靠性與在線評(píng)估[J]. 唐勇,汪波,陳明,劉賓禮.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 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(dòng)化設(shè)備. 2013(01)



本文編號(hào)：3358075