CN105279339B - 用于电磁干扰仿真分析的igbt模型 - Google Patents

Abstract

一种用于电磁干扰计算机仿真的IGBT模型，包括IGBT正向导通部分模型(11)和反并联二极管部分模型(12)；两部分模型共同包含一个由电阻R_c35和电容C₃₅串联构成的支路。IGBT正向导通部分模型(11)包含四个相互并联的支路，其第一理想二极管D_v的阳极与IGBT的集电极相连，电阻R_v的另一端与IGBT的发射极相连。反并联二极管部分模型(12)包含三个相互并联的支路。第二理想二极管D_d的阴极连接至IGBT的集电极，第二理想二极管D_d的阳极连接至IGBT的发射极。由电阻R_c35和电容C₃₅串联构成的支路由IGBT正向导通部分模型的第四支路和反并联二极管部分模型的第三支路合并构成。

Description

用于电磁干扰仿真分析的IGBT模型

技术领域

本发明涉及一种用于电磁干扰计算机仿真的IGBT模型。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(Insulated-Gate Bipolar Transistor,IGBT)广泛应用于电力电子设备和系统中。在提高功率密度的同时，其开关状态工作时产生的巨大的电压变化率(dv/dt)和电流变化率(di/dt)，也带来了非常显著的宽带电磁干扰(Electro-MagneticInterference,EMI)。为了在电力电子设备和系统的设计阶段就能够对其所使用的IGBT的EMI水平进行评估和预测，需要进行计算机仿真分析。这就对IGBT模型在EMI方面的计算精度提出了要求。

IGBT模型可以分为两大类，物理模型和行为模型。物理模型根据IGBT基本结构、载流子分布变化原理，利用半导体物理方程求解载流子变化表达式，实现对IGBT电气特性的建模，其特征是以物理机理方程为建模基础。行为模型在建模时，将IGBT视为“黑箱”，通过测试器件外部特性，总结出经验关系式、数据库或是等效电路。行为模型不关心其内部物理机理，其特点是方程由器件外特性曲线拟合而成，并非由器件物理机理严格推导得到。这两类方法在EMI预测上都有应用。物理模型方法精确性更高，但一方面，建模需要了解器件内部参数，不同厂家能够提供的参数不同，且均有部分参数无法通过公开资料获得；另一方面，物理模型的应用需要EMI分析人员对半导体物理学有较深入的了解，大大提高了物理模型使用的难度。所以物理模型建模方法实用性较差。行为模型更适合用于EMI仿真分析，但目前采用的用于EMI仿真的IGBT行为模型没有包含IGBT内部的反并联二极管，这影响了仿真精度，特别是IGBT集电极电流的仿真精度。

发明内容

本发明目的是克服现有IGBT模型用于EMI仿真分析时的缺点，提出一种用于电力电子设备和系统EMI仿真预测的IGBT行为模型。

本发明所述模型包含两个相互并联的部分：IGBT正向导通部分和反并联二极管部分。IGBT正向导通部分包含四个相互并联的支路，反并联二极管部分包含三个相互并联的支路，其中，二者共同包含一个由电阻R_c35和电容C₃₅串联构成的支路，该支路和IGBT正向导通部分和反并联二极管部分并联。该电阻R_c35和电容C₃₅串联构成的支路由IGBT正向导通部分模型的第四支路和反并联二极管部分模型的第三支路合并构成，该支路和IGBT正向导通部分和反并联二极管部分并联，电路结构仍为电阻电容串联形式。该支路的元件值通过以下方法计算得到——电阻R_c35的值等于IGBT正向导通部分第四支路第一阻尼电阻R_c3和反并联二极管部分第三支路第二阻尼电阻R_c5的平均值，电容C₃₅的值等于IGBT正向导通部分第四支路第三等效电容C₃和反并联二极管部分第三支路第五等效电容C₅的平均值。

所述IGBT正向导通部分的模型包括以下元件：表示IGBT正向导通、反向截止特性的第一理想二极管D_v，表示IGBT关断过程中电压上升速率及振荡频率的集电极-发射极等效电容C₁、C₂、C₃，表示IGBT关断过程中电压振荡衰减速率的第一阻尼电阻R_c3，在IGBT关断过程中切换IGBT集电极-发射极等效电容的理想开关S_c1和S_c2。

所述IGBT正向导通部分模型可包括表示IGBT导通损耗的电阻R_v，也可不包括该元件。

所述IGBT正向导通部分的模型包含四个相互并联的支路，第一理想二极管D_v与电阻R_v串联构成第一支路，其中第一理想二极管D_v的阳极与IGBT的集电极相连，电阻R_v的另一端与IGBT的发射极相连；第一等效电容C₁与第一理想开关S_c1串联构成第二支路；第二等效电容C₂与第二理想开关S_c2串联构成第三支路；第三等效电容C₃与第一阻尼电阻R_c3串联构成第四支路。

所述IGBT正向导通部分模型的理想开关的闭合、断开状态为：在IGBT开通瞬态过程和导通过程中，第一理想开关S_c1、第二理想开关S_c2均处于闭合状态。在IGBT关断瞬态过程中，将其按照时间顺序分成三段：电压上升段、电压过冲段、电压振荡段，在电压上升段中，各个开关均处于闭合状态；电压过冲段中第一理想开关S_c1处于断开状态，第二理想开关S_c2处于闭合状态；电压振荡段中，第一理想开关S_c1，第二理想开关S_c2均处于断开状态。

所述反并联二极管部分的模型包括以下元件：表示反并联二极管正向导通、反向截止特性的第二理想二极管D_d，表示二极管反向恢复特性的第一等效电容C₄和第二等效电容C₅，表示二极管反向恢复电流振荡衰减速率的第二阻尼电阻R_c5，在IGBT开通过程中切换反并联二极管等效电容的第三理想开关S_c3。

所述反并联二极管部分的模型包含三个相互并联的支路，第二理想二极管D_d构成第一支路，第四等效电容C₄与第三理想开关S_c1串联构成第二支路，第五等效电容C₅与第二阻尼电阻R_c5串联构成第三支路。

所述第一理想二极管D_v和第二理想二极管D_d阳极、阴极方向相反。第二理想二极管D_d的阴极连接至IGBT的集电极，第二理想二极管D_d的阳极连接至IGBT的发射极。

所述反并联二极管部分模型的理想开关的闭合、断开状态为：在反并联二极管开通瞬态和反并联二极管稳态导通过程中，第三理想开关S_c3处于闭合状态；在反并联二极管由正向导通转为反向截止的关断瞬态中，针对母线电流将该过程按时间顺序分为两段，母线电流上升段、母线电流振荡段，在母线电流上升段中，第三理想开关S_c3处于闭合状态，母线电流振荡段中，第三理想开关S_c3处于断开状态；在反并联二极管处于关断状态时，第三理想开关S_c3处于断开状态。所述母线电流是串联有IGBT的直流母线的电流。

本发明所述模型的元件参数抽取包括三个主要步骤：IGBT正向导通部分模型的参数抽取，反并联二极管模型的参数抽取，以及两部分参数的合并。具体描述如下：

1、所述IGBT正向导通部分模型的元件参数通过连接电阻性负载的IGBT单脉冲实验抽取。

所述IGBT单脉冲实验电路包含：可调直流稳压电源、电阻性负载、待建模IGBT、IGBT驱动电路、电压电流测量装置。所述电压电流测量装置包含示波器、电压探头、电流探头等。

所述待建模IGBT与电阻性负载串联，由可调直流稳压电源供电，所述电压电流测量装置测量待建模IGBT的集电极-发射极电压和集电极电流。

所述连接电阻性负载的IGBT单脉冲实验中需记录的电气量包括：待建模IGBT关断的集电极-发射极电压波形v_ce和电流波形i_c，IGBT关断前、稳定导通时的集电极电流I_c。

所述IGBT正向导通部分模型的参数抽取具体方法为：

(1)抽取集电极-发射极等效电容基参数：

将可调直流稳压电源输出电压设定为待建模IGBT最大安全工作电压；通过IGBT驱动电路向IGBT门极注入驱动信号，使之开通关断一次，由电压电流测量仪器记录IGBT关断瞬态过程中的集电极-发射极电压波形v_ce和电流波形i_c，以及IGBT关断前、稳定导通时的集电极电流I_cmax；根据电压上升段的波形，计算该段对应的集电极-发射极等效电容基C_{ce_base}，该参数与电流波形i_c、电压波形v_ce、IGBT转移导纳G_m、IGBT门极电压阈值V_th相关，

其中，t₀是所述电压上升段的起始时刻，t₁是所述电压上升段的终止时刻，v_ce0是t₀时刻的集电极-发射极电压，v_ce1是t₁时刻的集电极-发射极电压。

(2)计算待进行EMI预测的工况下的IGBT集电极-发射极等效电容：

调整可调直流稳压电源的输出电压，使之等于待进行EMI预测的工况的母线电压，通过IGBT驱动电路向IGBT门极注入驱动信号，使之开通关断一次，由电压电流测量仪器测量集电极-发射极电压波形v_ce和电流波形i_c，记录IGBT关断前、稳定导通时的集电极电流值I_c，计算集电极-发射极电压上升段等效电容C_ce1，

根据电压过冲段波的电流波形i_c，计算该段对应的集电极-发射极等效电容C_ce2，

其中，t₁是所述电压过冲段的起始时刻，t₂是所述电压过冲段的终止时刻，v_ce1是t₁时刻的集电极-发射极电压，v_ce2是t₂时刻的集电极-发射极电压。

根据电压振荡段的集电极-发射极电压v_ce振荡频率计算该段对应的集电极-发射极等效电容C_ce3，

其中，f_vosc是电压振荡段的电压振荡频率，可以用所述电压电流测量仪器测出；L_para1是电路寄生电感，可以用电感测试仪、LCR表、阻抗分析仪等设备测量得到。

(3)根据集电极-发射极等效电容计算所述IGBT正向导通部分模型的元件参数C₁、C₂和C₃，

C₁＝C_ce1-C_ce2

C₂＝C_ce2-C_ce3 (5)

C₃＝C_ce3

(4)根据电压振荡段振荡衰减时间计算第一阻尼电阻R_c3，

其中，t₂是所述电压振荡段的起始时刻，t₃是所述电压振荡段的终止时刻。

(5)所述表示IGBT导通损耗的电阻R_v，可以通过查阅IGBT元器件的数据手册获得，如果数据手册未提供此参数，模型中可以不包含此元件，或令此元件值为0.

2、所述反并联二极管部分模型的元件参数通过连接电感性负载的IGBT双脉冲实验抽取。

所述连接电感性负载的IGBT双脉冲实验电路包含：可调直流稳压电源、电感性负载、待建模IGBT、辅助测量IGBT、IGBT驱动电路、电压电流测量装置。所述电压电流测量装置包含示波器、电压探头、电流探头等。

所述待建模IGBT与电感性负载并联后与辅助测量IGBT串联，由可调直流稳压电源供电，所述电压电流测量装置测量辅助测量IGBT的集电极-发射极电压和母线电流，其中，所述母线电流在与辅助测量IGBT发射极连接的主电路处测量。

所述IGBT双脉冲实验中需记录的电气量包括：辅助测量IGBT开通瞬态过程中的母线电流波形i_bus。

所述反并联二极管部分模型参数抽取具体方法为：

(1)计算母线电流上升等效频率：

调整可调直流稳压电源的输出电压，使之等于待进行EMI预测的工况的母线电压，通过IGBT驱动电路驱动辅助测量IGBT导通，使母线电流从0开始上升，当母线电流达到进行EMI预测的工况所对应的电流I_busm时，通过IGBT驱动电路先关断再迅速开通IGBT，测量IGBT第二次开通瞬态过程中的母线电流i_bus，计算母线电流上升段的等效频率f_ir，

其中，t_r是IGBT第二次开通过程中母线电流从10％I_busm上升到90％I_busm所用时间长度。

(2)计算母线电流上升段和母线电流振荡段的反并联二极管等效电容

母线电流上升段反并联二极管等效电容C_ce4，

其中L_para2是所述双脉冲实验电路的寄生电感值，可以用电感测试仪、LCR表、阻抗分析仪等设备测量得到。

母线电流振荡段反并联二极管等效电容C_ce5，

(3)根据反并联二极管等效电容计算所述反并联二极管部分模型的电容参数C₄和C₅，

C₄＝C_ce4-C_ce5 (10)

C₅＝C_ce5

(4)计算表示二极管反向恢复电流振荡衰减速率的第二阻尼电阻R_c5，

其中，t₆是所述母线电流振荡段的起始时刻，t₅是所述母线电流振荡段的终止时刻。

3.所述IGBT正向导通部分模型与反并联二极管部分模型的合并包含两步：

(1)将IGBT正向导通部分模型第四支路的参数与反并联二极管部分模型第三支路的参数合并成一个支路，合并涉及IGBT正向导通部分的电阻R_c3和电压振荡段集电极-发射极第三等效电容C₃，以及反并联二极管部分的电阻R_c5和母线电流振荡段第二等效电容C₅。作为近似，求算术平均，作为IGBT元件模型中R_c35和C₃₅的值，

(2)将IGBT正向导通部分模型的第一支路、第二支路、第三支路，反并联二极管的第一支路、第二支路，以及所述合并而成的包含R_c35和C₃₅的支路并联，构成完整的IGBT元件模型。

附图说明

图1是同时包含IGBT正向导通部分模型和反并联二极管部分模型的IGBT模型；

图2是IGBT正向导通部分模型的电路原理图；

图3是反并联二极管部分模型的电路原理图；

图4是IGBT单脉冲实验电路原理图；

图5是IGBT单脉冲实验中，IGBT关断过程中集电极电流和集电极-发射极电压波形；

图6是IGBT双脉冲实验电路原理图；

图7是IGBT双脉冲实验中，辅助IGBT开通过程中母线电流和辅助IGBT的集电极-发射极电压波形。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，本发明的IGBT元件模型包括IGBT正向导通部分模型11和反并联二极管部分模型12。IGBT正向导通部分模型11和反并联二极管部分模型12并联。

IGBT正向导通部分包含四个相互并联的支路，反并联二极管部分包含三个相互并联的支路。其中，二者共同包含一个由电阻R_c35和电容C₃₅串联构成的支路，该支路和IGBT正向导通部分和反并联二极管部分并联。该电阻R_c35和电容C₃₅串联构成的支路，由图2所示IGBT正向导通部分模型11的第四支路114和图3所示反并联二极管部分模型12的第三支路123合并得到，合并方法为：该支路的电路结构仍为电阻电容串联形式，该支路的元件值通过以下方法计算得到——电阻R_c35的值等于IGBT正向导通部分第四支路114第一阻尼电阻R_c3和反并联二极管部分第三支路123第二阻尼电阻R_c5的平均值，电容C₃₅的值等于IGBT正向导通部分第四支路114第三等效电容C₃和反并联二极管部分第三支路123第五等效电容C₅的平均值。

如图2所示，IGBT正向导通部分模型11包括以下元件：表示IGBT正向导通、反向截止特性的第一理想二极管D_v，表示IGBT关断过程中电压上升速率及振荡频率的集电极-发射极等效电容C₁、C₂、C₃，表示IGBT关断过程中电压振荡衰减速率的第一阻尼电阻R_c3，在IGBT关断过程中切换IGBT集电极-发射极等效电容的理想开关S_c1，S_c2。IGBT正向导通部分模型11可包括表示IGBT导通损耗的电阻R_v，也可不包括该元件。

上述元件构成四个相互并联的支路，分别是：第一理想二极管D_v与电阻R_v串联构成的第一支路111，其中D_v的阳极与IGBT集电极相连，电阻R_v的另一端与IGBT的发射极相连；第一等效电容C₁与第一理想开关S_c1串联构成的第二支路112；第二等效电容C₂与第二理想开关S_c2串联构成的第三支路113；第三等效电容C₃与第一阻尼电阻R_c3串联构成的第四支路114。

IGBT正向导通部分模型11的理想开关的闭合、断开状态为：在IGBT开通瞬态过程和导通过程中，第一理想开关S_c1，第二理想开关S_c2均处于闭合状态。在IGBT关断瞬态过程中，将其按照时间顺序分成三段，如图5所示——电压上升段911、电压过冲段912、电压振荡段913，在电压上升段911中，各个开关均处于闭合状态；电压过冲段912中第一理想开关S_c1处于断开状态，第二理想开关S_c2处于闭合状态；电压振荡段913中，第一理想开关S_c1，第二理想开关S_c2均处于断开状态。

如图3所示，反并联二极管部分的模型12包括以下元件：表示反并联二极管正向导通、反向截止特性的第二理想二极管D_d，表示二极管反向恢复特性的第四等效电容C₄和第五等效电容C₅，表示二极管反向恢复电流衰减速率的第二阻尼电阻R_c5，在IGBT开通过程中切换反并联二极管等效电容的第三理想开关S_c3。

反并联二极管部分的模型12包含三个相互并联的支路，第二理想二极管D_d构成第一支路121，第二理想二极管D_d的阴极连接至IGBT的集电极，阳极连接至IGBT的发射极。第四等效电容C₄与第三理想开关S_c1串联构成第二支路122，第五等效电容C₅与第二阻尼电阻R_c5串联构成第三支路123。

第二理想二极管D_d的阴极连接至IGBT的集电极，第二理想二极管D_d的阳极连接至IGBT的发射极。

反并联二极管部分模型的理想开关的闭合、断开状态为：在反并联二极管开通瞬态和反并联二极管稳态导通过程中，第三理想开关S_c3处于闭合状态；在反并联二极管由正向导通转为反向截止的关断瞬态过程中，针对母线电流i_c将该过程按时间顺序分为两段，如图7所示——母线电流上升段914、母线电流振荡段915，在母线电流上升段914中，第三理想开关S_c3处于闭合状态，母线电流振荡段915中，第三理想开关S_c3处于断开状态；在反并联二极管处于关断状态时，第三理想开关S_c3处于断开状态。

IGBT模型中元件参数的抽取方法如下：

步骤一：通过连接电阻性负载的IGBT单脉冲试验抽取IGBT正向导通部分模型11的元件参数。试验电路如图4所示，电路中包含待测IGBT元件1，IGBT驱动电路4，电阻负载3，可调直流稳压电源5，电路寄生电感2，电流电压测试仪器9。电压电流测量装置9包含示波器、电压探头、电流探头等。

待建模IGBT 1与电阻负载3串联，由可调直流稳压电源5供电，所述电压电流测量装置9测量待建模IGBT 1的集电极-发射极电压v_ce和集电极电流i_c。

下面参考图5所示的波形，说明IGBT正向导通部分模型11参数抽取具体方法：

(1)抽取集电极-发射极等效电容基参数：

将可调直流稳压电源5输出电压设定为待建模IGBT 1最大安全工作电压；通过IGBT驱动电路4向IGBT 1门极注入驱动信号，使之开通关断一次，由电压电流测量仪器9记录IGBT关断瞬态过程中的集电极-发射极电压波形v_ce 901和电流波形i_c 902，以及IGBT关断前、稳定导通时的集电极电流I_cmax；根据电压上升段911的波形，计算该段对应的集电极-发射极等效电容基C_{ce_base}，该参数与电流波形i_c 902、电压波形v_ce 901、IGBT转移导纳G_m、IGBT门极电压阈值V_th相关，

其中，t₀是所述电压上升段的起始时刻，t₁是所述电压上升段的终止时刻，v_ce0是t₀时刻的集电极-发射极电压，v_ce1是t₁时刻的集电极-发射极电压。

(2)计算待进行EMI预测的工况下的IGBT集电极-发射极等效电容：

调整可调直流稳压电源5的输出电压，使之等于待进行EMI预测的工况的母线电压，通过IGBT驱动电路向IGBT门极注入驱动信号，使之开通关断一次，由电压电流测量仪器测量集电极-发射极电压波形v_ce 901和电流波形i_c 902，记录IGBT关断前、稳定导通时的集电极电流值I_c，计算集电极-发射极电压上升段等效电容C_ce1，

根据电流i_c 902在电压过冲段912的波形，计算该段对应的集电极-发射极等效电容C_ce2，

其中，t₁是所述电压过冲段的起始时刻，t₂是所述电压过冲段的终止时刻，v_ce1是t₁时刻的集电极-发射极电压，v_ce2是t₂时刻的集电极-发射极电压。

根据电压v_ce 901在电压振荡段913的振荡频率计算该段对应的集电极-发射极等效电容C_ce3，

其中，f_vosc是电压振荡段913的电压振荡频率，可以用电压电流测试装置9测出；L_para1是电路寄生电感，可以用电感测试仪、LCR表、阻抗分析仪等设备测量得到。

(3)根据集电极-发射极等效电容计算所述IGBT正向导通部分模型11的元件参数C₁、C₂和C₃，

C₁＝C_ce1-C_ce2

C₂＝C_ce2-C_ce3 (5)

C₃＝C_ce3

(4)根据电压振荡段913的电压振荡衰减时间计算第一阻尼电阻R_c3，

其中，t₂是所述电压振荡段913的起始时刻，t₃是所述电压振荡段913的终止时刻。

(5)所述表示IGBT导通损耗的电阻R_v，可以通过查阅IGBT元器件的数据手册获得，如果数据手册未提供此参数，模型中可以不包含此元件，或令此元件值为0.

步骤二：通过连接电感性负载的IGBT双脉冲试验抽取反并联二极管部分模型12的元件参数。试验电路如图6所示，电路中包含待建模IGBT 1，IGBT驱动电路4，辅助测量IGBT7，电感负载8，可调直流稳压电源5，电路寄生电感6，电流电压测试仪器9。电压电流测量装置9包含示波器、电压探头、电流探头等。

待建模IGBT 1与电感性负载8并联后与辅助测量IGBT 7串联，由可调直流稳压电源5供电，所述电压电流测量装置测量辅助测量IGBT 7的集电极-发射极电压v_ce和母线电流i_bus，其中，所述母线电流在与辅助测量IGBT发射极连接的主电路处测量。

下面参考图7所示的波形，说明反并联二极管部分模型12参数抽取具体方法：

(1)计算母线电流上升等效频率：

调整可调直流稳压电源5的输出电压，使之等于待进行EMI预测的工况的母线电压，通过IGBT驱动电路4驱动辅助测量IGBT 7导通，使母线电流i_bus 904从0开始上升，当母线电流i_bus 904达到进行EMI预测的工况所对应的母线电流I_busm时，通过IGBT驱动电路4先关断再迅速开通辅助测量IGBT 7，测量辅助测量IGBT 7第二次开通瞬态过程中的母线电流i_bus 904，计算母线电流上升段914的母线电流i_bus 904波形等效频率f_ir，

其中，t_r是IGBT 7第二次开通过程中母线电流从10％I_busm上升到90％I_busm所用时间长度。

(2)计算母线电流上升段914和电流振荡段915的反并联二极管等效电容母线电流上升段914反并联二极管等效电容C_ce4，

其中L_para2是所述双脉冲实验电路的寄生电感值，可以用电感测试仪、LCR表、阻抗分析仪等设备测量得到。

母线电流振荡段915中反并联二极管的等效电容C_ce5，

(3)根据反并联二极管等效电容计算所述反并联二极管部分模型的等效电容参数C₄和C₅，

C₄＝C_ce4-C_ce5 (10)

C₅＝C_ce5

(4)计算表示二极管反向恢复电流衰减速率的第二阻尼电阻R_c5，

其中，t₆是母线电流振荡段915的起始时刻，t₅是母线电流振荡段915的终止时刻。

步骤三：将IGBT正向导通部分模型与反并联二极管部分模型的合并：

(1)将IGBT正向导通部分模型第四支路114的参数与反并联二极管部分模型第三支路123的参数合并，将IGBT正向导通部分的第一阻尼电阻R_c3和反并联二极管部分的第二阻尼电阻R_c5求算术平均，作为图1所示模型中电阻R_c35的值，将第三等效电容C₃和第五等效电容C₅求算术平均，作为图1所示模型中电容C₃₅的值，

(2)将IGBT正向导通部分模型的其他三个支路111、112、113，反并联二极管的其他两个支路121、122，及所述合并而成的由R_c35和C₃₅构成的支路并联，构成完整的IGBT元件模型。

Claims (5)

1.一种用于电磁干扰计算机仿真的IGBT模型，其特征在于，所述的IGBT模型包括IGBT正向导通部分模型(11)和反并联二极管部分模型(12)；

所述的IGBT正向导通部分模型(11)包括以下元件：表示IGBT正向导通、反向截止特性的第一理想二极管D_v，表示IGBT关断过程中电压上升速率及振荡频率的集电极-发射极等效电容C₁、C₂、C₃，表示IGBT关断过程中电压振荡衰减速率的第一阻尼电阻R_c3，在IGBT关断过程中切换IGBT集电极-发射极等效电容的理想开关S_c1和S_c2；

IGBT正向导通部分模型(11)包含四个相互并联的支路：第一理想二极管D_v与电阻R_v串联构成第一支路，第一等效电容C₁与第一理想开关S_c1串联构成第二支路，第二等效电容C₂与第二理想开关S_c2串联构成第三支路，第三等效电容C₃与第一阻尼电阻R_c3串联构成第四支路；第一理想二极管D_v的阳极与IGBT的集电极相连，电阻R_v的另一端与IGBT的发射极相连；

反并联二极管部分模型(12)包括以下元件：表示反并联二极管正向导通、反向截止特性的第二理想二极管D_d，表示二极管反向恢复特性的第四等效电容C₄和第五等效电容C₅，表示二极管反向恢复电流衰减速率的第二阻尼电阻R_c5，在IGBT开通过程中切换反并联二极管等效电容的第三理想开关S_c3；

反并联二极管部分模型(12)包含三个相互并联的支路：第二理想二极管D_d构成第一支路，第四等效电容C₄与第三理想开关S_c1串联构成第二支路，第五等效电容C₅与第二阻尼电阻R_c5串联构成第三支路；

第一理想二极管D_v和第二理想二极管D_d的阳极、阴极方向相反；第二理想二极管D_d的阴极连接至IGBT的集电极，第二理想二极管D_d的阳极连接至IGBT的发射极。

2.按照权利要求1所述的用于电磁干扰计算机仿真的IGBT模型，其特征在于，所述的IGBT模型的IGBT正向导通部分模型(11)和反并联二极管部分模型(12)共同包含一个由电阻R_c35和电容C₃₅串联构成的支路；该电阻R_c35和电容C₃₅串联构成的支路由IGBT正向导通部分模型的第四支路和反并联二极管部分模型的第三支路合并构成，该支路和IGBT正向导通部分和反并联二极管部分并联，电路结构为电阻电容串联形式；该支路的元件值通过以下方法计算得到——电阻R_c35的值等于IGBT正向导通部分第四支路第一阻尼电阻R_c3和反并联二极管部分第三支路第二阻尼电阻R_c5的平均值，电容C₃₅的值等于IGBT正向导通部分第四支路第三等效电容C₃和反并联二极管部分第三支路第五等效电容C₅的平均值。

3.按照权利要求1所述的用于电磁干扰计算机仿真的IGBT模型，其特征在于，所述IGBT正向导通部分模型(11)的元件参数通过连接电阻性负载的IGBT单脉冲实验抽取，具体为：

(1)抽取集电极-发射极等效电容基参数：

将可调直流稳压电源输出电压设定为待建模IGBT最大安全工作电压；通过IGBT驱动电路向IGBT门极注入驱动信号，使之开通关断一次，由电压电流测量仪器记录IGBT关断瞬态过程中的集电极-发射极电压波形v_ce和电流波形i_c，以及IGBT稳定导通后的电流I_cmax；根据电压上升段的波形，计算该段对应的集电极-发射极等效电容基C_{ce_base}：

其中，t₀是所述电压上升段的起始时刻，t₁是所述电压上升段的终止时刻，i_c电流波形、v_ce电压波形、G_mIGBT转移导纳、V_thIGBT门极电压阈值；

(2)计算待进行EMI预测工况下的IGBT集电极-发射极等效电容：

调整可调直流稳压电源的输出电压，使之等于待进行EMI预测的工况的母线电压，集电极-发射极电压波形v_ce和电流波形i_c，测量IGBT稳定导通后的电流I_c，计算集电极-发射极电压上升段等效电容C_ce1：

根据电压过冲段波的电流波形i_c，计算该段对应的集电极-发射极等效电容C_ce2：

其中，t₁是所述电压过冲段的起始时刻，t₂是所述电压过冲段的终止时刻；

根据电压振荡段的集电极-发射极电压v_ce振荡频率计算该段对应的集电极-发射极等效电容C_ce3：

其中，f_vosc是电压振荡段的电压振荡频率，用示波器测出；L_para1是电路寄生电感，用电感测试仪、LCR表、阻抗分析仪这类设备测量得到；

(3)根据集电极-发射极等效电容计算所述IGBT正向导通部分模型的元件参数：

(4)根据电压振荡段振荡衰减时间计算第一阻尼电阻R_c3：

其中，t₂是所述电压振荡段的起始时刻，t₃是所述电压振荡段的终止时刻；

(5)所述表示IGBT导通损耗的电阻R_v通过查阅IGBT元器件的数据手册获得，如果数据手册未提供此参数，模型中或不包含此元件，或令此电阻R_v的值为0。

4.按照权利要求1所述的用于电磁干扰计算机仿真的IGBT模型，其特征在于，所述反并联二极管部分模型(12)的元件参数通过连接电感性负载的IGBT双脉冲实验抽取，抽取方法如下：

(1)计算母线电流上升等效频率：

调整可调直流稳压电源的输出电压，使之等于待进行EMI预测的工况的母线电压，通过IGBT驱动电路驱动辅助测量IGBT导通，使母线电流从0开始上升，当母线电流达到进行EMI预测的工况所对应的电流I_busm时，通过IGBT驱动电路先关断再迅速开通辅助测量IGBT，测量辅助测量IGBT第二次开通瞬态过程中的母线电流i_bus，计算电流上升段的等效频率f_ir，

其中，t_r是辅助测量IGBT第二次开通过程中母线电流从10％I_busm上升到90％I_busm所用时间长度；

(2)计算母线电流上升段和母线电流振荡段的反并联二极管等效电容：

母线电流上升段反并联二极管等效电容C_ce4，

其中L_para2是所述双脉冲实验电路的寄生电感值，用电感测试仪、LCR表、阻抗分析仪这类设备测量得到；

母线电流振荡段反并联二极管等效电容C_ce5，

(3)根据反并联二极管等效电容计算所述反并联二极管部分模型的电容参数：

(4)计算表示二极管反向恢复电流衰减速率的第二阻尼电阻R_c5：

其中，t₆是所述母线电流振荡段的起始时刻，t₅是所述母线电流振荡段的终止时刻。

5.按照权利要求1或2所述的用于电磁干扰计算机仿真的IGBT模型，其特征在于，所述IGBT正向导通部分模型(11)的参数与反并联二极管部分模型(12)的参数合并，将第一阻尼电阻R_c3和第二阻尼电阻R_c5求算术平均，作为电阻R_c35的值，将第三等效电容C₃和第五等效电容C₅求算术平均，作为电容C₃₅的值；