[发明专利]IGBT多层热传导建模方法

摘要

本发明涉及一种IGBT多层热传导建模方法，属于电力电子器件研究领域。基于热传导理论和经典Cauer传热RC网络结构，建立IGBT传热网络结构模型，查明单层与多层热网络结构的结温运行规律以及简化标准与方法。在此基础上，以器件到系统对IGBT传热模型的不同需求为主线，建立适用于器件级到系统级热仿真的IGBT传热模型。仿真与实验结果验证了模型的正确性与高效性。所建立的IGBT传热模型对于查明IGBT器件的传热网络结构特征与结温运行规律，实现电力电子器件到系统的独立与联合仿真具有一定的理论意义和应用价值。

主权项

1.一种IGBT多层热传导建模方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤（1）基于RC热‑电比拟原理，以IGBT芯片所产生的损耗热量为热源，将热量流过模块各个物理层向散热器传递的过程等效为RC传热网络，通过建立IGBT器件的Cauer热网络结构并对IGBT器件的Cauer热网络结构进行Laplace变换与反变换，建立适用于器件级热仿真的IGBT传热模型；步骤（2）对步骤（1）所建立的适用于器件级热仿真的IGBT传热模型，基于传热 RC 经典Cauer热网络结构，建立多阶IGBT传热网络结构模型，对适用于器件级热仿真的IGBT传热模型进行简化，建立适用于组件级热仿真的IGBT传热模型；步骤（3）对步骤（2）所建立的适用于组件级热仿真的IGBT传热模型，基于IGBT模块多层传热Cauer热网络结构与适用于器件级热仿真的IGBT传热模型，通过分析单层RC网络的运行特性，研究封装各层之间的热传递规律，对多层传热网络进行了简化，并建立了适用于装置级热仿真的IGBT传热模型；步骤（4）IGBT器件产生的功率损耗以热量的形式传递至散热器和外部空间，热量在传递过程中各层之间的相互作用过程称为热传递动力学行为，由于在热量传递过程中存在动力学作用过程，提出采用自然解耦的方法，对其动力学特性进行研究；进而，建立了适用于装置级热仿真的IGBT传热模型。