基于Fluent流固耦合的电机控制器功率器件结温仿真分析

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块是电机控制器的核心部件,在工程应用中,常由于结温过高导致器件损毁,对控制器的可靠性影响重大。为探究IGBT模块内部的温度场分布,文章进行了损耗建模,并通过Fluent软件进行了结温估算。在控制器额定工况下,IGBT芯片最高结温约为113℃,IGBT与二极管芯片最高温度差接近10℃。同时分析了冷却液流速变化对电机控制器散热性能的影响,根据芯片最高温度及进出口压降,确定冷却液流速在1～2 m/s范围内为最佳区间,为电机控制器的散热性能设计提供参考依据。     

基于曲线拟合及Matlab实现IGBT结温测量

针对变频设备中对IGBT结温测量的困难,该文提出了基于曲线拟合理论测量IGBT结温的新方法,对其中一些具体问题做了深入讨论.首先讨论了在实测数据的基础上确定拟合模型的方法,再确定函数的所属类型,然后描述了数据计算的方法、步骤,最后用MATLAB编制程序对测量数据进行拟合与仿真.数值分析表明,该方法可应用于多种场合的IGBT结温测量,可精确估计元器件的温度值.     

一种IGBT模块的新型建模与瞬态仿真方法研究

针对所采用的仿真方法无法全面评价IGBT模块可靠性的问题,提出了一种新型的IGBT模块仿真方法:对IGBT模块工作过程中的瞬态损耗进行了分析和计算,并对IGBT模块进行三维建模与瞬态下流固耦合仿真。以FS800R07A2E3为例,采用一维仿真分析计算其瞬态损耗,并将瞬态损耗等效为半正弦波,作为一维边界条件加载至三维仿真模型;同时基于Star-CCM+软件,采用瞬态仿真与流固耦合仿真相结合的方法,仿真得到了模块内部温度场分布云图和芯片最高结温波动数据,并采用英飞凌实验数据验证了仿真模型的准确性。研究结果表明:模块内部三相的不均匀性在2℃左右,瞬态仿真下的最高结温比稳态仿真下高7℃左右;该仿真方法更加接近IGBT工作的实际情况。     

基于曲线拟合法的IGBT结温测量

分析了变频设备中IGBT结温测量的困难，基于曲线拟合理论提出了测量IGBT结温的新方法，并对具体问题做了深入讨论，实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

电机控制器IGBT模块水冷散热设计

以电机控制器中IGBT模块水冷散热回路为研究对象,根据传热机理对其进行了传热与流阻分析;并利用有限元仿真模拟软件对水冷散回路的散热性能进行仿真模拟,研究不同翅片尺寸、翅片数量、冷却水流量参数对IGBT散热结温与冷却水压降的影响规律,获得了水冷散热的最优设计参数。结果表明:当冷却水流量为16 L/min、翅片数量为108、翅片尺寸为23 mm×6 mm时,水冷散热系统具有更好的散热效果。     

500kW逆变器IGBT模块温升测试与分析

结合工程实践,对500 k W逆变器功率单元的IGBT模块功耗与温升进行了测试,通过实际温升测试检验理论设计方案的可行性,验证此方案IGBT模块芯片结温是否满足使用要求。     

考虑焊料空洞损伤的IGBT双向热网络模型

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的老化状态和封装结构对IGBT芯片的结温及温度分布产生影响,但传统热网络模型往往会忽视硅胶和外壳对结温的影响,造成结温估计不准确.针对此问题建立考虑硅胶和外壳的双向热网络模型,在考虑芯片焊料层空洞的基础上对模型进行优化,并利用有限元仿真,分析硅胶和外壳对IGBT模块芯片温度分布的影响,...     

一种基于PTC的分立式IGBT温度补偿方法

在多数电机控制或电源控制器里,常采用分立式IGBT作为电机控制的功率器件。对IGBT正确的温度估算能够起到保护功率电路免于受损和避免控制器烧毁。通过RC模型公式推导出温度变化率、电机相电流大小与IGBT结温的变化关系,得到IGBT结温的温度补偿公式的可行性,并设计相关试验以获取补偿参数,该补偿办法可直接应用于电机控制器中。     

LED结温精密测量及相关因素分析

分析了LED结温精密测量中测量电流、加热电流、加热时间等三项测量因素的变化对所测结温的影响。实验采用小电流K系数法测试结温。实验结果表明:1W LED被测样品,当测量电流在0～30mA时结温逐渐升高,当测量电流超过30mA时结温趋于稳定;LED样品的结温数据与加热电流呈近似线性变化,表明能够通过加热电流对LED结温及相关光学性能实现线性调控。同时研究表明,结温精密测量还受到加热时间的影响,测得LED器件稳定的结温需要一定的加热时间。     

IGBT用水冷板式散热器的数值模拟

在电力电子设备功率密度日益增长的背景下,散热设计成为产品可靠性设计的关键瓶颈。文中以冷板式强迫液体冷却系统的数值模拟为例,介绍了冷板式强迫冷却系统的优势以及该系统数值分析的原理和计算方法。对具体IGBT模块进行的散热仿真模拟验证表明,水冷系统具有集成度高、模块化强、散热效率高、能耗低、噪声低、占地空间小等众多优势,可以很好地控制高功率模块中IGBT芯片的温度,有利于IGBT模块等器件长期安全可靠稳定地工作,可降低模块的故障率,提高整机产品的可靠性。     

一种基于源测量单元的IGBT的电气参数测量方法

提出了一种利用源测量单元测量IGBT模块电气参数的方法。该方法是在分析源测量单元的测量原理基础上,提出了2线本地和4线远程接法在IGBT模块参数测量中的应用。针对不同的研究目的,该方案即适用于密封的IGBT模块,又适合于开启的IGBT模块。基于源测量单元所获取的IGBT模块电气参数,可以用于准确表征其健康状态,为构建表征其健康状态的典型数据特征提供基础。     

IGBT模块封装热应力研究

为解决绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块在实际应用的可靠性提高、预测模块的寿命等问题,将有限元仿真技术应用到实际可靠性温度循环试验中。开展了多层结构的热应力理论分析,建立了层状结构的最大热应力和IGBT模块在实际应用中分层率之间的关系,提出了“通过计算模块在工作环境下的温度变化产生的最大热应力来预测模块实际使用过程中分层率的变化情况”的方法。进行了IGBT模块的温度循环可靠性试验。试验结果表明,通过利用最大热应力来预测IGBT模块分层率的方法与实验结果相吻合,计算结果比较精确。     

IGBT在系统中短路能力及验证方法研究

阐述了IGBT短路测试方法及其工作状态和失效模式。针对英飞凌IGBT WR5器件及其在一款家电系统中的应用进行了短路测试,通过Excel波形拟合方法来计算IGBT器件结温温升。     

采用碳化硅器件的高效率光伏逆变器研究

采用新型碳化硅结型场效应功率晶体管的光伏逆变器与采用硅IGBT模块的传统光伏逆变器相比,具有开关频率高、体积小、效率高的特点.本文对桥式碳化硅模块的驱动,以及以碳化硅器件组成的单相光伏逆变器的开关特性、开关损耗以及效率进行了理论分析与实验研究.通过实验样机的测试,验证了方案的有效性与优越性.     

基于IGBT模块技术的港口节电应用

IGBT模块技术具有功率大、电流容量大的特点，其是一种电流控制型器件，因此，本文首先对IGBT模块技术的工作原理进行分析，其次，探讨基于IGBT模块技术的港口节点应用，最后，分析IGBT模块技术在港口节电中的作用。     

某电动车用功率模块温升与冷却需求分析

对某款新能源电动汽车所使用功率模块IGBT的温升进行了研究,对功率模块单件进行仿真并对模块驱动器进行台架测试对比,分析认为模块仿真数据与实测数据基本一致;同时研究了整车冷却系统控制策略,并提出一种对模块采集温度加入补偿值来作为判断冷却系统提前进入保护的控制方法,为IGBT温度保护及整车冷却系统的策略制定等提供参考依据。     

基于Icepak 的驱动控制器散热设计

文中对某驱动控制器做了详细的散热设计。首先进行水冷板和流道初步设计,然后通过热仿真结果优化散热设计。同时对比了仿真和理论计算得到的IGBT 结温,两种计算方法的误差小于2%。热仿真和理论计算结果均表明散热设计可以满足控制器在额定功率和峰值功率(60 s) 两种工况下的要求。文中的计算和仿真结果可为驱动控制器产品的热设计和可靠性评估提供计算方法和参考数据。     

IGBT用3D复合热管散热器的数值仿真与实验验证

IGBT元件广泛应用于变频器、逆变器、电力传动等各个方面,随着其工作热耗和自身体积功率密度的不断增大,其散热设计的好坏直接关系到其运行的稳定性、可靠性及使用寿命。文中以应用于IGBT模块冷却系统的3D复合热管散热器为研究对象,详细介绍了其结构组成和工作原理,并通过数值仿真和实验验证,充分评估了其应用优势。该散热器可在有限的结构空间下,使得超高功率密度IGBT模块的温度得到很好的控制,使得器件长期安全稳定地工作,提高了整机产品的可靠性。     

IGBT驱动模块M57962AL的应用研究

IGBT专用驱动模块M57962AL适用于驱动大功率器件，根据其内部的自保护功能对其应用电路进行安全可靠设计。采用双电源驱动，有过流过压检测电路和保证IGBT可靠通断电路。总之，能够安全驱动开关、变频器等场合用的大功率器件IGBT。     

基于BP神经网络的碳化硅MOSFET栅极老化监测方法研究

针对碳化硅MOSFET运行工况复杂、易造成器件栅极老化、影响电力系统可靠性的问题,提出一种基于BP神经网络的碳化硅MOSFET栅极老化监测方法。以碳化硅MOSFET的阈值电压和体二极管通态压降作为栅极老化的敏感表征参数,设计、搭建测试实验平台,获取变测量条件下的电参数值,结合BP神经网络提取健康器件与老化器件样本数据间的特征差异,充分挖掘器件的可靠性信息。实验结果表明：该方法可对碳化硅MOSFET的栅极老化状态进行较为准确的检测和评估。