發(fā)布時間：2020-05-26 17:25

【摘要】：多電/全電飛機是未來航空飛機發(fā)展的趨勢,其功率等級與智能化要求也越來越高,而SiC固態(tài)功率控制器(SSPC)是實現(xiàn)航空飛機大功率、智能化配電的關(guān)鍵模塊。本文以某SiC SSPC為對象,研究其電熱仿真方法、反時限過流保護技術(shù)以及軟硬件設(shè)計技術(shù),并基于失效物理對SiC SSPC的封裝與退化失效進行分析。本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,研究SiC SSPC的電熱建模與仿真方法。研究SSPC中主要器件SiC MOSFET的等效電路建模方法,建立MOSFET的MOS模型、體二極管模型以及寄生參數(shù)模型;在此基礎(chǔ)上,研究SSPC電仿真分析方法,建立SSPC電特性行為模型,分析SSPC開關(guān)特性與帶載能力;基于大功率的要求,研究SSPC熱仿真分析方法,采用熱路法和有限元法,進行SSPC的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)熱仿真分析,為SSPC熱設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。其次,開展SSPC反時限過流保護技術(shù)研究。分析確定反時限過流保護曲線及其關(guān)鍵參數(shù),基于I~2t理論及熱記憶理論建立反時限過流保護建模。在此基礎(chǔ)上,進行表達式離散化,采用FPGA編程實現(xiàn)反時限過流保護算法,并通過在線仿真及實驗測試,驗證算法的準(zhǔn)確性。然后,對SiC SSPC進行軟硬件設(shè)計。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求,完成SiC SSPC的整體方案設(shè)計;進行SSPC硬件電路設(shè)計,包括驅(qū)動電路、短路保護電路、狀態(tài)監(jiān)測電路等;進行SSPC軟件程序設(shè)計,包括數(shù)據(jù)處理程序、AD采集處理程序、可視化上位機等;并進行原理樣機搭建與實驗測試,驗證其工作特性是否滿足要求。最后,對SiC SSPC功率器件封裝失效與退化失效進行分析。研究SiC SSPC鍵合引線封裝失效機理,確定引起鍵合引線失效的關(guān)鍵部位,并基于電熱仿真進行鍵合引線工藝及布局優(yōu)化;針對功率器件退化失效問題,分析其退化失效機理,開展多應(yīng)力退化實驗,建立退化模型并完成壽命預(yù)測。
【圖文】：

iC MOSFET 建模流程 圖 2-2 SiC MOSFET 等效電路模型 建模ber 的建模工具 Power MOSFET Tool 對 SiC MOS 部分進行建模，性，必須保證建模所需的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)手冊完全一致。其中 Power供了數(shù)據(jù)擬合工具，只需將型號為 CPM2-1200-0025B 的輸入輸出特性曲線輸入到工具中，，并運用多項式插值法自動擬合與手動擬即可得到與 SiC MOSFET 開關(guān)特性相關(guān)的重要參數(shù)如閾值電壓s等。然后將 SiC MOSFET 的電容特性輸入到建模工具中，進行容特性參數(shù)如米勒電容 Crss等。如圖 2-3 所示，為 SiC MOS 建擬合結(jié)果。18V16V14V12203040d(A)實測曲線擬合曲線

iC MOSFET 建模流程 圖 2-2 SiC MOSFET 等效電路模型 建模ber 的建模工具 Power MOSFET Tool 對 SiC MOS 部分進行建模，性，必須保證建模所需的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)手冊完全一致。其中 Power供了數(shù)據(jù)擬合工具，只需將型號為 CPM2-1200-0025B 的輸入輸出特性曲線輸入到工具中，并運用多項式插值法自動擬合與手動擬即可得到與 SiC MOSFET 開關(guān)特性相關(guān)的重要參數(shù)如閾值電壓s等。然后將 SiC MOSFET 的電容特性輸入到建模工具中，進行容特性參數(shù)如米勒電容 Crss等。如圖 2-3 所示，為 SiC MOS 建擬合結(jié)果。18V16V14V12203040d(A)實測曲線擬合曲線
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V249.1

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本文編號：2682175