[发明专利]一种提高电能变换装置功率密度的方法

权利要求书

1.一种提高电能变换装置功率密度的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

(1)建立IGBT总功耗P模型为：P＝P_on+P_off+P_sw；

其中，P_on为IGBT的导通功耗，P_sw为IGBT的开关功耗，P_off为IGBT的断态功耗；

(2)计算工作温度T_j时IGBT的内部参数，以及半导体物理常数；根据得到的内部参数和半导体物理常数得到IGBT总功耗与温度T_j的关系，即IGBT总功耗的温度曲线；

工作温度T_j时IGBT的内部参数，包括过剩载流子寿命τ(T_j)、栅极门槛电压V_th(T_j)、跨导K_p(T_j)和发射极电子饱和电流I_sne(T_j)；材料的半导体物理常数，包括本征载流子浓度、载流子迁移率和扩散系数；

(3)由结-壳稳态热阻R_thJC得到在给定壳温T_c条件下的结-壳传热方程，从而得到结-壳传热功耗曲线；

(4)在IGBT的电压、电流、开关频率和占空比四个参数中任意三个，根据其预先设定的值，对第四个参数进行极限设计，得到结温的极限工作点；

(5)将得到的第四个参数尽限使用值作为电能变换装置中IGBT参数使用，以提高电能变换装置的功率密度。

2.根据权利要求1所述的提高电能变换装置功率密度的方法，其特征在于，步骤(4)具体包括下述过程：

(4.1)首先对第四个参数给定一个初始赋值；

(4.2)根据预先设定的三个参数的值以及第四个参数的赋值，仿真得到IGBT总功耗的温度曲线；

(4.3)联立IGBT总功耗的温度曲线和结-壳传热功耗曲线进行热平衡分析，若两条曲线相交于两点，转入步骤(4.4)；若两条曲线相切，转入步骤(4.5)；若两条曲线没有交点，转入步骤(4.6)；

(4.4)分别对应于结温的热稳定解和非稳定解，表明结温还可以提高，即增大第四个参数的赋值，转入步骤(4.2)；

(4.5)则为临界热平衡状态，即达到热平衡的最高结温，此时IGBT总功耗和参数值都不能再增大，IGBT实现了尽限使用，转入步骤(5)；

(4.6)为热非平衡状态，减小第四个参数的赋值，转入步骤(4.2)。