采用全阶状态观测器的IGBT模块结温预测
2021-06-15邱绵浩王明玉王大方
哈尔滨工业大学学报 2021年7期
关键词:模型
邱绵浩,王明玉,魏 辉,李 琪,王大方
(1.陆军装甲兵学院,北京 100072;2.哈尔滨工业大学(威海) 汽车工程学院, 山东 威海 264209)
近年来,电动汽车以优越的环保和节能特性,已然成为21世纪汽车发展的主要趋势[1]。 IGBT模块在电动汽车上的应用越来越普遍,但是,由于逆变器本身的温升、散热条件以及周围环境的限制,功率损耗导致的热循环与恶劣的工作环境相结合会导致大范围以及不可预测的结温波动与过热[2],致使器件乃至于整个系统崩溃。 研究表明,超过半数的逆变器失效都是由于过温引起的,因此实时监测IGBT温度尤为必要。
各国学者在结温估计方面进行了大量的试验,提出多种测量方法,总体可归结为物理接触测量法、光学法、电热耦合模型法以及热敏参数法[3-5]4类。 文献[6-9]利用有限元仿真软件搭建IGBT的三维模型,提取了器件的瞬态阻抗曲线与热网络参数,并搭建IGBT的热网络结构模拟芯片散热过程,结合IGBT的损耗与热阻网络建立了热-电耦合模型,对结温进行估算。 该模型考虑了大多数仿真软件在计算IGBT损耗时忽略的温度影响因素,所得损耗模型更加准确,提高了结温估计的准确性。 文献[10]利用热敏参数关断延迟时间以及栅极-发射极电压、集电极电流和集电极-发射极电压,根据材料参数随温度的变化而变化建立对应关系来测量结温,实现了结温较为精确的估计。 文献[11]对多种热敏电参数测量结温分别进行测量对比,得出门极阈值电压是较适合进行在线估计结温的参数。……
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