IGBT模块V-I特性曲线簇建模及其结温提取应用

作     者：刘红涛 王颢棋 张晓康 任林涛 罗雨 汪飞 

作者机构：上海大学机电工程与自动化学院 

出 版 物：《电气工程学报》 (Journal of Electrical Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(52377193) 上海市优秀学术带头人(23XD1421100)资助项目 

主　　题：IGBT模块 V-I特性 建模 结温 应用 

摘      要：绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor,IGBT)以其高效率、大容量和低成本等特点在新能源发电及储能、高压直流输电、电力牵引和电气化交通等领域应用非常广泛。然而一旦IGBT模块发生故障，将打破相关装置和设备的正常运行状态，引发一系列连锁事故，造成人员伤害和严重的经济损失。根据一项调查统计结果，光伏电站大约34%的可靠性问题是由IGBT模块故障所引发的，因此，IGBT模块可靠性问题愈发受到关注。相关研究成果表明，IGBT模块的结温与模块可靠性问题之间存在密切的关系，如何能够快速准确地获取当前IGBT模块的实时结温是IGBT模块可靠性研究的关键。通过对IGBT模块的V-I输出特性曲线进行深入分析和研究，提出一种表征IGBT模块导通压降、结温和集电极电流关系的建模方法。利用该方法建立的表征模型可以方便快捷地提取IGBT模块结温，并通过试验验证了基于该建模方法的IGBT模块结温提取策略的有效性。除此之外，该建模方法考虑到了模块键合线老化的影响，并给出了相应的模型校正方法和结温提取策略。