[發明專利]IGBT傳熱多時間尺度模型建模方法有效

申請號：	201610662933.6	申請日：	2016-08-12
公開（公告）號：	CN106326532B	公開（公告）日：	2019-07-09
發明（設計）人：	劉賓禮;肖飛;羅毅飛;汪波;段耀強;普靜;孫文;熊又星	申請（專利權）人：	中國人民解放軍海軍工程大學
主分類號：	G06F17/50	分類號：	G06F17/50
代理公司：	武漢開元知識產權代理有限公司 42104	代理人：	潘杰;李滿
地址：	430033 ***	國省代碼：	湖北;42
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摘要：
搜索關鍵詞：	傳熱傳熱模型多時間尺度模型建模結溫傳熱數學模型電力電子器件器件封裝結構變化規律傳熱理論聯合仿真時間常數時間尺度數學模型網絡結構網絡自然有效實現運行規律切入點解耦
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【權利要求書】：

1.一種IGBT傳熱多時間尺度模型建模方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：基于經典Cauer傳熱RC網絡結構與傳熱理論，通過建立IGBT器件的Cauer熱網絡結構，并對IGBT器件的Cauer熱網絡結構進行Laplace變換與反變換，建立適用于器件級熱仿真的IGBT傳熱模型；

步驟2：對步驟1所建立的適用于器件級熱仿真的IGBT傳熱模型，采用基于傳熱網絡的運行特征，通過建立多層熱網絡模型的簡化方法，對適用于器件級熱仿真的IGBT傳熱模型進行簡化，建立適用于組件級熱仿真的IGBT傳熱模型；

步驟3：對步驟2所建立的適用于組件級熱仿真的IGBT傳熱模型，采用自然解耦的方法，得到IGBT傳熱動力學作用機理與互動機制，通過研究多層傳熱網絡結構的動力學作用特性，得出結溫達到穩態之后，動力學作用效應消失，動力學作用分量為0的結論，采用3層網絡自然解耦之后的加合量來表征結溫變化規律，建立了表征傳熱動力學作用分量的方法，進而，建立了適用于裝置級熱仿真的IGBT傳熱數學模型；

步驟4：基于器件到裝置對IGBT傳熱模型的不同需求，依據器件封裝結構各層時間常數的不同時間尺度，根據上述適用于器件級熱仿真的IGBT傳熱模型、適用于組件級熱仿真的IGBT傳熱模型和適用于裝置級熱仿真的IGBT傳熱數學模型，建立IGBT傳熱多時間尺度模型。

2.根據權利要求1所述的IGBT傳熱多時間尺度模型建模方法，其特征在于：所述步驟1中的經典Cauer傳熱RC網絡結構的表達式為：

公式(1)中，R_n為Cauer熱網絡結構第n層熱阻，n取正數，C_n為第n層熱容，s為由時域t進行laplace變換到頻域后的復數變量，P_n(s)與P_n′(s)為第n個節點處熱容與熱阻支路功率流P_n(t)與P_n′(t)的laplace變換結果，P_in(s)為IGBT功率損耗P_in(t)的laplace變換結果，T_j(s)為IGBT芯片結溫T_j(t)的laplace變換結果，T_c(s)為IGBT模塊殼溫T_c(t)的laplace變換結果。