[發(fā)明專利]一種基于IGBT高溫特性的有限元建模方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211194490.4
• 申請(qǐng)日: 2022-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN115310336B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉聰;姜春亮;雷秀芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市威兆半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務(wù)所 11399
• 代理人: 張樹朋

本發(fā)明提供一種基于IGBT高溫特性的有限元建模方法及系統(tǒng)，其中，方法包括：構(gòu)建IGBT的實(shí)體模型；對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲取多個(gè)第一有限元單元；定義各個(gè)第一有限元單元的發(fā)熱參數(shù)并定義第一有限元單元的第一類溫度傳遞參數(shù)，獲得初始模型；在初始模型外側(cè)構(gòu)建多個(gè)虛擬的第二有限元單元，獲取初始模型的設(shè)置環(huán)境；基于設(shè)置環(huán)境，定義第二有限元單元的第二類溫度傳遞參數(shù)，獲得最終模型。本發(fā)明的基于IGBT高溫特性的有限元建模方法，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建IGBT的用于高溫特性分析的有限元模型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模擬仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于IGBT高溫特性的有限元建模方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是一種綜合了功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）和雙極型晶體管（BJT）結(jié)構(gòu)的復(fù)合器件，并且同時(shí)吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)功率小、飽和壓降低、控制電路簡(jiǎn)單、承受電流大等特性，在各種電力電子變換裝置中得到廣泛的應(yīng)用。

在模擬仿真技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)有的IGBT模型并沒有用于高溫特性仿真的模型，因此為了實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT的高溫特性的模擬，亟需一種建立基于IGBT高溫特性的模型的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的之一在于提供了一種基于IGBT高溫特性的有限元建模方法，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建IGBT的用于高溫特性分析的有限元模型。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于IGBT高溫特性的有限元建模方法，包括：

構(gòu)建IGBT的實(shí)體模型；

對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲取多個(gè)第一有限元單元；

定義各個(gè)第一有限元單元的發(fā)熱參數(shù)并定義第一有限元單元的第一類溫度傳遞參數(shù)，獲得初始模型；

在初始模型外側(cè)構(gòu)建多個(gè)虛擬的第二有限元單元，

獲取初始模型的設(shè)置環(huán)境；

基于設(shè)置環(huán)境，定義第二有限元單元的第二類溫度傳遞參數(shù)，獲得最終模型。

優(yōu)選的，對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲取多個(gè)第一有限元單元，包括：

解析實(shí)體模型，確定各個(gè)物質(zhì)接觸面；

基于各個(gè)物質(zhì)接觸面，確定多個(gè)分割平面；

基于多個(gè)分割平面，將實(shí)體模型分割為多個(gè)第一有限元單元。

優(yōu)選的，定義各個(gè)第一有限元單元的發(fā)熱參數(shù)并定義第一有限元單元的溫度傳遞參數(shù)，獲得初始模型，包括：

確定第一有限元單元位于實(shí)體模型的位置；

基于位置，確定第一有限元單元是否為IGBT運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱部位；

當(dāng)是發(fā)熱部位時(shí)，將發(fā)熱參數(shù)中觸發(fā)函數(shù)定義為預(yù)設(shè)的第一數(shù)值；

當(dāng)不是發(fā)熱部位時(shí)，將發(fā)熱參數(shù)中觸發(fā)函數(shù)定義為預(yù)設(shè)的第二數(shù)值。

優(yōu)選的，定義各個(gè)第一有限元單元的發(fā)熱參數(shù)并定義第一有限元單元的溫度傳遞參數(shù)，獲得初始模型，包括：

當(dāng)觸發(fā)函數(shù)被定義為第一數(shù)值時(shí)，基于位置，確定第一有限元單元的材質(zhì)數(shù)據(jù)以及電阻等效方向；

基于電阻等效方向和第一有限元單元的空間尺寸，確定用于確定等效電阻確定的尺寸參數(shù)；

基于材質(zhì)數(shù)據(jù)、尺寸參數(shù)和預(yù)設(shè)的等效電阻確定庫(kù)，確定第一有限元單元的等效電阻。

優(yōu)選的，定義各個(gè)第一有限元單元的發(fā)熱參數(shù)并定義第一有限元單元的第一類溫度傳遞參數(shù)，獲得初始模型，包括：

確定第一有限元單元位于實(shí)體模型的位置；