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绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)集功率金属氧化物半导体场效应晶 体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET)和功率晶体管的输出特性于一 体,具有栅极驱动功率低、工作频率高、输出电流 大和通态电阻小等优点,在电力电子变换器中的应 用日益普遍,受到了广泛的关注

2019-04-14 12:57:27 Westpac Electronics
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绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar
transistor
IGBT)集功率金属氧化物半导体场效应晶
体管
(metal-oxide-semiconductor field-effect
transistor
MOSFET)和功率晶体管的输出特性于一
体,具有栅极驱动功率低、工作频率高、输出电流
大和通态电阻小等优点,在电力电子变换器中的应
用日益普遍,受到了广泛的关注和研究
[1-4]。建立实
用准确的
IGBT 模型,对变换器的安全可靠运行和
电气性能优化具有重要的指导意义。
在电力电子器件的建模研究中,有
2 类模型被
广泛采用,即物理模型和功能型模型。目前有
3
较常见的物理模型:
Hefner 模型[5-8]Kuang Sheng
模型[9]Kraus 模型[10]。这类模型基于器件内部的
物理机制,能比较准确地描述器件的稳态或动态特
性,但也存在很大的不足:
1)要求用户清楚地知
IGBT 的内部结构,模型参数众多?#20063;?#25968;值的确
定较为复杂
[11],这对于一般使用器件的用户来说有
一定困难;
2)含有大量的复杂微分方程,模型计
算量大,仿真时间长
[12],且存在计算收?#21442;?#39064;[11],在
复杂的多
IGBT 电路中,该问题尤为突出。对于 IGBT
的功能型模型[12-14]来说,尽管其仿真速度比物理模
型大大加快了,但它们只考虑器件的外部特性,物
理概念不明确,参数调整不容易,通用性较差。
本文从?#23548;?#24212;用的角度出发,提出一?#20013;?#30340;
IGBT 开关瞬态和稳态模型,并在电力电子专用仿
真软件
PSIM 中实现。该模型分阶段模拟 IGBT
开关瞬态过程,并采用曲线拟合的方式实现
IGBT
稳态特?#32536;?#24314;模。与物理模型相比

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