[发明专利]一种基于IGBT器件瞬态物理过程的分段折线建模方法

权利要求书

1.一种基于IGBT瞬态物理过程的分段折线建模方法，其特征在于,基于典型IGBT内部结构及其瞬态物理过程，在一定的简化假设条件下，用分段函数描述IGBT开通和关断过程中的集射极电压v_ce、集电极电流i_c和栅极电压v_ge；

所述的用于描述IGBT开通和关断过程中的集射极电压v_ce、集电极电流i_c和栅极电压v_ge的分段函数通过以下步骤来确定：

1)确定IGBT开通和关断瞬态过程的各个阶段

从驱动发出开通指令到开通稳态之前，将开通瞬态过程分为4个阶段：第一阶段为从驱动发出开通指令到i_c开始上升，第二阶段为i_c从0上升到最大值，第三阶段为i_c从最大值恢复到负载电流，第四阶段为结束时v_ce下降到稳态饱和电压；

从驱动发出关断指令到关断稳态之前，将关断瞬态过程分为4个阶段：第一阶段为从驱动发出关断指令到v_ce开始上升，第二阶段为v_ce从稳态饱和电压上升到直流母线电压值，第三阶段为i_c从负载电流下降到拖尾电流起始值，第四阶段为结束时i_c下降到0；

2)根据IGBT瞬态物理过程和一定的简化假设条件，计算上述四个阶段中集射极电压v_ce、集电极电流i_c和栅极电压v_ge的起始值和终止值，以及各个阶段的持续时间，据此将各阶段内的电压电流确定为线性函数形式或指数函数形式。

2.如权利要求1中所述的分段折线建模方法，其特征在于，所述典型IGBT内部结构是平面栅NPT型，所述建模所有参数从IGBT的数据手册获取。

3.一种IGBT分段折线建模在仿真电路中的应用方法，其特征在于，使用IGBT的折线建模描述整个换流回路的特性，不需要对与IGBT换流的续流二极管进行建模，包括以下步骤：

1)将换流回路中的IGBT、续流二极管和杂散电感作为一个二端口，通过输出电流方向来确定输入输出端口的电压电流，输出电流流出桥臂时，输入端口电压为V_DC，输入电流为i_c，输出端口电流为负载电流I_L，输出电压为V_DC-v_ce；输出电流流入桥臂时，输入端口电压为V_DC，输入电流为i_c-I_L；输出端口电流为I_L，电压为v_ce；

2)根据权利要求1或2中所述的分段折线建模获取IGBT在开通关断各阶段中(v_ce，i_c)与(V_DC，I_L，sw)的关系，其中sw表示IGBT的开关信号；

3)将此二端口整体加入仿真电路进行计算。