結(jié)溫是IGBT器件的重要狀態(tài)變量,可在變流器運(yùn)行過程中通過監(jiān)測(cè)溫敏電參數(shù)d V/dt獲得相關(guān)信息。然而實(shí)際系統(tǒng)中除溫度與電流外,其他因素也可能改變溫敏參數(shù)d V/dt,從而影響IGBT結(jié)溫測(cè)量的準(zhǔn)確性。首先主要研究了不同因素（包括直流電壓,門極電阻,雜散電感以及突波吸收電容）對(duì)溫敏參數(shù)d V/dt的影響,并對(duì)不同因素與d V/dt的關(guān)系進(jìn)行了理論分析;然后利用雙脈沖實(shí)驗(yàn)研究了不同因素對(duì)1 700 V/450 A的IGBT模塊溫敏參數(shù)d V/dt的影響,并進(jìn)一步評(píng)估其對(duì)結(jié)溫測(cè)量的影響。該研究工作對(duì)基于d V/dt的IGBT結(jié)溫測(cè)量技術(shù)的研發(fā)具有一定的參考價(jià)值。 

【文章來源】：電源學(xué)報(bào). 2016,14(06)CSCD

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【部分圖文】：

基于dV/dt的IGBT結(jié)溫測(cè)量方法

波吸收電容對(duì)第3階段的電壓變化率dV/dt基本無影響。3實(shí)驗(yàn)研究3.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用（InfineonFF450R17ME4）1700V/450A的IGBT模塊搭建的H橋?qū)嶒?yàn)電路，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖3所示，系統(tǒng)基本參數(shù)如表1所示。通過雙脈沖實(shí)驗(yàn)研究不同因素對(duì)IGBT關(guān)斷過程電壓變化率的影響，并評(píng)估其對(duì)結(jié)溫測(cè)量結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)通過電壓電流探頭經(jīng)示波器測(cè)量數(shù)據(jù)并傳送至電腦，利用Matlab進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得不同因素下IGBT關(guān)斷時(shí)的電壓變化率。3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果在IGBT電流ic=280A時(shí)，不同因素下測(cè)得的IGBT關(guān)斷電壓變化率dV/dt的變化情況如圖4～圖圖2溫敏參數(shù)dV/dt隨溫度變化的物理機(jī)理Fig.2PhysicalmechanismofthedV/dtchangingwithtemperature集電極（C）P+P+MOS溝道發(fā)射極（E）耗盡層基區(qū)CdepLMCge門極（G）Cox空穴濃度0載流子存儲(chǔ)區(qū)累積層充電x與集電極C距離CSR收縮t3t2t1t0WBN+（b）IGBT物理結(jié)構(gòu)與關(guān)斷過程中的載流電子變化情況37

電源學(xué)報(bào)總第68期圖6不同門極電阻時(shí)的電壓變化率dV/dtFig.6dV/dtunderdifferentgateresistances圖7不同雜散電感時(shí)的電壓變化率dV/dtFig.7dV/dtunderdifferentstrayinductances圖8不同突波吸收電容時(shí)的電壓變化率dV/dtFig.8dV/dtunderdifferentsnubbercapacitances3.63.43.23.02.82.62.42.2dV/dt（109V/s）6789101112131415Ro/Ω3.73.63.53.43.33.23.13dV/dt（109V/s）30405060708090Ls/nH圖4不同結(jié)溫時(shí)的電壓變化率dV/dtFig.4dV/dtunderdifferentjunctiontemperatures3.53.43.33.23.13.02.92.82030405060708090100110120dV/dt（109V/s）Tc/℃圖5不同直流母線電壓時(shí)的電壓變化率dV/dtFig.5dV/dtunderdifferentDCvoltages3.553.503.453.403.35dV/dt（109V/s）840850860870880890900VDC/V8所示。不同因素及結(jié)溫與dV/dt的關(guān)系如表2所示。對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，IGBT結(jié)溫與其關(guān)斷時(shí)的dV/dt基本呈線性關(guān)系，結(jié)溫越高，dV/dt越校直流母線電壓VDC對(duì)IGBT關(guān)斷時(shí)的dV/dt產(chǎn)生了影響。電壓越高，IGBT關(guān)斷時(shí)的dV/dt越大。直流電壓VDC與dV/dt基本呈線性關(guān)系。當(dāng)直流母線電壓從898V下降到845V時(shí)dV/dt變化約4.5%，按表2中dV/dt的溫度特性進(jìn)行估計(jì)，53V直流電壓的變化量引起結(jié)溫估算誤差可能達(dá)到21°C。因此，實(shí)際結(jié)溫測(cè)量時(shí)需同時(shí)監(jiān)測(cè)直流母線電壓并進(jìn)行線性補(bǔ)償。不同門極電阻對(duì)IGBT關(guān)斷時(shí)的dV/dt產(chǎn)生了影響。門極電阻越大，IGBT關(guān)斷時(shí)的dV/dt則越校圖3實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)Fig.3Experimentalsystem負(fù)載電抗器差分電壓探頭DSP控制器電流探頭高壓直流電源I

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]絕緣柵雙極型晶體管感性負(fù)載關(guān)斷下電壓變化率的建模與仿真研究[J]. 譚驥,朱陽(yáng)軍,盧爍今,田曉麗,滕淵,楊飛,張廣銀,沈千行.  物理學(xué)報(bào). 2016(15)
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