姚 奇，刘念洲，李明勇



一种功率器件电压尖峰问题的研究方法

姚 奇，刘念洲，李明勇

（武汉船用电力推进装置研究所，武汉 430064）

由于功率器件开关速度的提升，功率器件电压尖峰问题变得越发突出。本文首先以两电平逆变器为例来对功率器件电压尖峰问题进行分析，推导出了功率器件电压尖峰的计算公式.同时根据IGBT的DATASHEET构建了IGBT的器件级模型，并且对该模型的开关特性进行仿真测试来验证模型的正确性，最后将该IGBT模型应用于逆变器电压尖峰仿真研究中，仿真结果表明，本文的方法具有较高的准度和实用性，可以较好地指导功率器件电压尖峰问题研究。

功率器件 电压尖峰 器件级模型 开关特性

0 引言

功率半导体器件的快速通断能力提升会使功率器件产生较高的d/d[1-3]，其与回路中杂散电感相互作用，会使得功率器件电压尖峰问题越来越突出，阻碍功率器件电压等级的提升，因此研究电压尖峰问题对提升功率器件电压等级意义重大。

目前绝大多数文献是通过理论分析与实验相结合的方式来研究功率器件电压尖峰问题[3-5]，这种研究方法对实验的依赖性较强，而对电压尖峰的分析预测能力相对较为缺乏，本文以两电平逆变器为例来分析功率器件的电压尖峰问题，将所构造的IGBT器件级模型应用于电压尖峰问题的仿真分析中，对本文的理论分析进行验证。

1 功率器件电压尖峰问题分析

本文以两电平逆变器为例来研究功率器件开关过程中的电压尖峰问题，测试电路如图1所示，其中s是电容到IGBT连接端子的等效杂散电感，s11~s62为IGBT模块内部芯片到端子的杂散电感（为叙述方便，省略后面原理图的杂散电感）。……