完整版,IGBT模型总结,推荐文档VIP免费

I. IGBT器件模型的研究背景：实时仿真已经在汽车， 航天，电子和机械制造中得到了广泛的应用，其中一个应用最广泛的就是硬件在回路。在电压型变流器的仿真中，IGBT 的建模是一个很关键的问题。 特别是模型要考虑到非线性的开关特性，电感损耗和反并联二极管的回复特性。IGBT 的离线仿真模型可以划归为两类：系统级和器件级。系统级的仿真模型主要包含的是电力电子期间的一些如关断电压，电流谐波等电气特性，如在 MATLAB/SIMULINK等软件使用的模型。这些工具利用有限元数值计算如梯形积分公式， 建立器件常用的离散模型。 通常可以分为以下几个开关模型： 1.理想模型； 2.开关函数模型； 3.平均模型。所有三种模型在实时仿真中都有使用， 并且通过一些算法在DSP 和 PC 机上实现，如通过自动预测下变流器下一状态来减小仿真时间。虽然，系统级的模型仿真速度比较快，但是反应器件的非线性不够准确。器件级的模型中， 主要内容包括开关的暂态特性，功率损耗， 和器件的发热特性。 SABER 和 SPICE 系列软件都是通过有限元数值计算如Newton--Raphson或者 Katzenelson 方法来实现器件的非线性特性。器件级的模型十分全面，但是仿真时间较长。通常可以划分为一下三个模型：1.分析模型； 2.经验模型； 3.有限元数值模型。这三种模型由于计算复杂，没有一种运用到实时仿真中。其中，分析模型是基于器件描述载流子动态的半导体物理特性。在这种模型中， 最具代表的是 Hefner 模型和 Kraus 模型，并且已经在SABER 和 SPICE 中所使用。在动作模型中， IGBT 的相关开关特性通过不同的方法表示出来，并且这种方法已经在离线的仿真工具EMTP 中比较准确的使用。但是，为了能够在传统的DSP上使用，这种模型仍然需要更小的仿真步长。II. 系统级的仿真模型2.1 理想模型引用来自论文： Behavior-Mode Simulation of Power Electronic Circuits图 1. IGBT 的伏安特性曲线图 2. IGBT 的理想开关状态比如，对于三相逆变器来说+-Vdcia135图 3. 三相逆变器电路拓扑三相电压型逆变器结构如图3 中所示，由 6 支 IGBT 及其反并联二极管构成，引入 A，B，C 桥臂的开关变量aS 、bS 、cS （1iS表示上桥臂导通，0iS表示该下桥臂导通， i=a,b,c）。每个桥臂输出端的电压可以用各桥臂的开关变量和直流侧电压dcU表示： ;, ,kokdcuS uka b c（1）(, , )knkonouuuka b c ，其中，1 3noaobocouuuu，推到可得...