CN111125947A - 一种压接型igbt热网络模型建模方法和相关装置 - Google Patents
一种压接型igbt热网络模型建模方法和相关装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111125947A CN111125947A CN201911215029.0A CN201911215029A CN111125947A CN 111125947 A CN111125947 A CN 111125947A CN 201911215029 A CN201911215029 A CN 201911215029A CN 111125947 A CN111125947 A CN 111125947A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- type igbt
- thermal
- crimping type
- network model
- crimping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000006835 compression Effects 0.000 title description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 title description 3
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims abstract description 193
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 65
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本申请公开了一种压接型IGBT热网络模型建模方法和相关装置，基于实体压接型IGBT构建三维模型，并将其导入有限元仿真软件，在三维模型的压接型IGBT每层关键节点处设置温度监测点，在有限元仿真软件中设置边界条件，使其输出最大结温、温度监测点的温度信息和热功率；当最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线，对该曲线进行数据拟合得到热组参数，从而建立压接型IGBT热网络模型，解决了现有技术中通过数据手册的热组参数建立的IGBT热网络模型，导致该IGBT热网络模型不能计算得到IGBT每一层的温度分布信息以及计算精度不高的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及IGBT技术领域，尤其涉及一种压接型IGBT热网络模型建模方法和相关装置。
背景技术
压接型IGBT以其高可靠性和失效后短路的特性，越来越多地应用于柔性直流输电MMC模块和电动汽车等电能转换领域中。
压接型IGBT内部为芯片和金属组成的层状结构，在运行时由外施压力压紧来保证各层之间的可靠电气连接。压接型IGBT在运行过程中会发生功率损耗，功率损耗主要由两部分组成，一个是导通损耗，另一个是开关损耗。导通损耗是在导通状态下，压接型IGBT流过大电流产生的损耗，电流越大，压接型IGBT中集电极与发射极之间的压降越大，导通损耗越大；开关损耗是压接型IGBT在运行状态下由开关动作产生的损耗，开关频率越高，开关损耗越大。功率损耗在压接型IGBT内部主要以热功率的形式耗散，使得压接型IGBT在运行过程中产生大量的热量，使得压接型IGBT内部温度升高，而功率损耗主要产生在压接型IGBT内部的芯片层，由于各层之间材料的热膨胀系数的不同，温度的高低分布就会使压接型IGBT内部层状结构之间有热应力产生，而这是导致压接型IGBT失效的一个重要原因。因此，压接型IGBT内部温度的分布对于器件的失效有影响，所以，准确得到压接型IGBT内部温度分布对于电力电子装置的安全稳定运行时十分重要的。
现有技术中，通过数据手册的热组参数建立的IGBT热网络模型，只能计算该热组参数对应的一层的温度分布信息，不能计算得到其他层的温度分布信息；并且，通过数据手册的热组参数建立的IGBT热网络模型的计算精度不高。
发明内容
本申请提供了一种压接型IGBT热网络模型建模方法和相关装置，解决了现有技术中通过数据手册的热组参数建立的IGBT热网络模型，导致该IGBT热网络模型不能计算得到IGBT每一层的温度分布信息以及计算精度不高的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种压接型IGBT热网络模型建模方法，包括：
基于实体压接型IGBT构建所述实体压接型IGBT的三维模型；
将所述三维模型导入至有限元仿真软件，在所述三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点，所述关键节点为所述压接型IGBT中每个子模块的中心点；
在所述有限元仿真软件中设置边界条件，使得所述有限元仿真软件输出所述压接型IGBT的最大结温、所述温度监测点的温度信息和所述压接型IGBT中产生的热功率，所述边界条件包括集电极的壳温、发射极的壳温、热源功率大小和热源波形；
当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据所述温度信息和所述热功率计算得到瞬态热阻抗曲线；
对所述瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据所述热组参数建立压接型IGBT热网络模型。
优选地，所述在所述有限元仿真软件中设置边界条件，使得所述有限元仿真软件输出所述压接型IGBT的最大结温、所述温度监测点的温度信息和所述压接型IGBT中产生的热功率，之后还包括：
当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值大于或等于所述预置阈值时，调整所述三维模型中的参数，并返回所述将所述三维模型导入至有限元仿真软件，在所述三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点，所述关键节点为所述压接型IGBT中每个子模块的中心点的步骤。
优选地，所述当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据所述温度信息和所述热功率计算得到瞬态热阻抗曲线，具体包括：
当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据所述温度信息和所述热功率计算得到瞬态热阻抗曲线，所述瞬态热阻抗曲线的计算公式为：
其中，Ta(t)、Tb(t)分别为两个相邻的关键节点a、b在t时刻的温度，P为所述压接型IGBT中产生的热功率，Zth(a-b)(t)为在t时刻关键节点a、b之间的瞬态热阻抗。
优选地，所述对所述瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据所述热组参数建立压接型IGBT热网络模型，具体包括：
对所述瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据所述热组参数建立压接型IGBT热网络模型，所述瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式为：
其中，
为热组参数，分别为所述压接型IGBT中第i个热组和第i个热容，n为所述瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式的项数。
本申请第二方面提供了一种压接型IGBT热网络模型建模装置，包括：
三维模型构建模块，用于基于实体压接型IGBT构建所述实体压接型IGBT的三维模型；
仿真模块，用于将所述三维模型导入至有限元仿真软件中，在所述三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点，所述关键节点为所述压接型IGBT中每个子模块的中心点；
输出模块，用于在所述有限元仿真软件中设置边界条件，使得所述有限元仿真软件输出所述压接型IGBT的最大结温、所述温度监测点的温度信息和所述压接型IGBT中产生的热功率，所述边界条件包括集电极的壳温、发射极的壳温、热源功率大小和热源波形；
计算模块，用于当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据所述温度信息和所述热功率计算得到瞬态热阻抗曲线；
热网络模型建立模块，用于对所述瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据所述热组参数建立压接型IGBT热网络模型。
优选地，还包括：
调整模块，用于当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值大于或等于所述预置阈值时，调整所述三维模型中的参数，并触发所述仿真模块。
优选地，所述计算模块具体用于：
当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据所述温度信息和所述热功率计算得到瞬态热阻抗曲线，所述瞬态热阻抗曲线的计算公式为：
其中，Ta(t)、Tb(t)分别为两个相邻的关键节点a、b在t时刻的温度，P为所述压接型IGBT中产生的热功率，Zth(a-b)(t)为在t时刻关键节点a、b之间的瞬态热阻抗。
优选地，所述热网络模型建立模块具体用于：
对所述瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据所述热组参数建立压接型IGBT热网络模型，所述瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式为：
其中，
为热组参数，分别为所述压接型IGBT中第i个热组和第i个热容，n为所述瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式的项数。
本申请第三方面提供了一种压接型IGBT热网络模型建模设备，所述设备包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面任一种所述的压接型IGBT热网络模型建模方法。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面任意一种所述的压接型IGBT热网络模型建模方法。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
本申请提供了一种压接型IGBT热网络模型建模方法，包括：基于实体压接型IGBT构建实体压接型IGBT的三维模型；将三维模型导入至有限元仿真软件，在三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点，关键节点为压接型IGBT中每个子模块的中心点；在有限元仿真软件中设置边界条件，使得有限元仿真软件输出压接型IGBT的最大结温、温度监测点的温度信息和压接型IGBT中产生的热功率，边界条件包括集电极的壳温、发射极的壳温、热源功率大小和热源波形；当最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线；对瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据热组参数建立压接型IGBT热网络模型。
本申请中提供的压接型IGBT热网络模型建模方法，通过将建立的三维模型导入到有限元仿真软件中，对压接型IGBT进行仿真，通过在有限元仿真软件设置边界条件，获取最大结温、温度监测点的温度信息和热功率，当最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，说明建立的三维模型的参数是正确的，该三维模型贴近实体压接型IGBT，从而保证了仿真结果的准确性，提高了建立的压接型IGBT热网络模型的计算精度；通过在三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点，从而得到每一层的关键节点处的温度信息，通过每一层的关键节点处的温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线，进而确定热组参数，最终根据热组参数建立压接型IGBT热网络模型，建立的压接型IGBT热网络模型可以计算得到压接型IGBT每一层的温度分布信息，从而解决了现有技术中通过数据手册的热组参数建立的IGBT热网络模型，导致该IGBT热网络模型不能计算得到IGBT每一层的温度分布信息以及计算精度不高的技术问题。
附图说明
图1为本申请提供的一种压接型IGBT热网络模型建模方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本申请提供的一种压接型IGBT热网络模型建模方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本申请提供的一种压接型IGBT热网络模型建模装置的一个实施例的结构示意图；
图4为本申请实施例中提供的一种压接型IGBT热网络模型。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种压接型IGBT热网络模型建模方法的一个实施例，包括：
步骤101、基于实体压接型IGBT构建实体压接型IGBT的三维模型。
需要说明的是，可以采用三维建模软件构建实体压接型IGBT的三维模型，在建模的过程中，三维模型中的压接型IGBT的尺寸和内部结构尽可能贴近实体压接型IGBT的尺寸和内部结构，避免过多的结构调整与简化，特别是与散热相关的结构，以此保证三维模型尽可能的贴近实体压接型IGBT。
步骤102、将三维模型导入至有限元仿真软件，在三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点。
需要说明的是，关键节点为压接型IGBT中每个子模块的中心点，有限元仿真软件可以是ANSYS-Icepak或COMSOL等。
步骤103、在有限元仿真软件中设置边界条件，使得有限元仿真软件输出压接型IGBT的最大结温、温度监测点的温度信息和压接型IGBT中产生的热功率。
需要说明的是，边界条件包括集电极的壳温、发射极的壳温、热源功率大小和热源波形，其中，集电极的壳温、发射极的壳温、热源功率大小和热源波形根据实体压接型IGBT测量得到，从而保证仿真结果的准确性。
步骤104、当最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线。
需要说明的是，为了确定建立的三维模型的参数是否正确，建立的三维模型是否贴近实体压接型IGBT，本申请实施例中通过计算得到最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值，将得到的差值与预置阈值进行比较，当差值小于预置阈值时，说明建立的三维模型的参数是正确的，建立的三维模型是贴近实体压接型IGBT的，从而保证了有限元仿真软件输出的温度监测点的温度信息和压接型IGBT产生的热功率的准确性，保证了根据温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线的准确性。
步骤105、对瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据热组参数建立压接型IGBT热网络模型。
需要说明的是，对根据前述步骤计算得到的瞬态热阻抗曲线进行数据拟合，从而确定热组参数，根据热组参数建立压接型IGBT热网络模型，通过该压接型IGBT热网络模型可以计算得到压接型IGBT的每一层关键节点的温度。
本申请实施例中提供的压接型IGBT热网络模型建模方法，通过将建立的三维模型导入到有限元仿真软件中，对压接型IGBT进行仿真，通过在有限元仿真软件设置边界条件，获取最大结温、温度监测点的温度信息和热功率，当最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，说明建立的三维模型的参数是正确的，该三维模型贴近实体压接型IGBT，从而保证了仿真结果的准确性，提高了建立的压接型IGBT热网络模型的计算精度；通过在三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点，从而得到每一层的关键节点处的温度信息，通过每一层的关键节点处的温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线，进而确定热组参数，最终根据热组参数建立压接型IGBT热网络模型，建立的压接型IGBT热网络模型可以计算得到压接型IGBT每一层的温度分布信息，从而解决了现有技术中通过数据手册的热组参数建立的IGBT热网络模型，导致该IGBT热网络模型不能计算得到IGBT每一层的温度分布信息以及计算精度不高的技术问题。
为了便于理解，请参阅图2和图4，本申请提供的一种压接型IGBT热网络模型建模方法的另一个实施例，包括：
步骤201、基于实体压接型IGBT构建实体压接型IGBT的三维模型。
需要说明的是，可以采用三维建模软件构建实体压接型IGBT的三维模型，在建模的过程中，三维模型中的压接型IGBT的尺寸和内部结构尽可能贴近实体压接型IGBT的尺寸和内部结构，避免过多的结构调整与简化，特别是与散热相关的结构，以此保证三维模型尽可能的贴近实体压接型IGBT。
步骤202、将三维模型导入至有限元仿真软件，在三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点。
需要说明的是，关键节点为压接型IGBT中每个子模块的中心点，有限元仿真软件可以是ANSYS-Icepak或COMSOL等。
步骤203、在有限元仿真软件中设置边界条件，使得有限元仿真软件输出压接型IGBT的最大结温、温度监测点的温度信息和压接型IGBT中产生的热功率。
需要说明的是，边界条件包括集电极的壳温、发射极的壳温、热源功率大小和热源波形，集电极的壳温和发射极的壳温根据实体压接型IGBT测量获得，热源波形根据实体压接型IGBT进行设置，而压接型IGBT内部的层状结构中主要由芯片和金属组成，压接型IGBT在运行过程中，主要发热的部分为芯片，因此，在有限元仿真软件中通常将热源设置在压接型IGBT的芯片层，热源功率大小设置为幅值为P'的常数，热源功率的大小根据实体压接型IGBT中测量得到的电压和电流计算得到。通过在有限元仿真软件中设置边界条件，使得有限元仿真软件输出压接型IGBT的结温到达稳态下的最大结温、温度监测点的温度信息和压接型IGBT中产生的热功率。
步骤204、当最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线。
需要说明的是，为了确定建立的三维模型的参数是否正确，建立的三维模型是否贴近实体压接型IGBT，本申请实施例中通过计算得到最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值，将得到的差值与预置阈值进行比较，当差值小于预置阈值时，说明建立的三维模型的参数是正确的，建立的三维模型是贴近实体压接型IGBT的，从而保证了有限元仿真软件输出的温度监测点的温度信息和压接型IGBT产生的热功率的准确性，保证了根据温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线的准确性，其中，预置阈值可以根据实际情况进行设置。
当确定建立的三维模型的参数是正确之后，根据温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线，瞬态热阻抗曲线的计算公式为：
其中，Ta(t)、Tb(t)分别为两个相邻的关键节点a、b在t时刻的温度，P为压接型IGBT中由损耗产生的热功率，Zth(a-b)(t)为在t时刻关键节点a、b之间的瞬态热阻抗，现有技术中，Tb(t)一般会被设置为一个固定的温度值，使得求取的瞬态热阻抗曲线与实际的瞬态热阻抗曲线存在偏差，而本申请实施例中Ta(t)、Tb(t)都为随时间变化的量，使得求取的两关键节点之间的瞬态热阻抗曲线更准确。
步骤205、当最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值大于或等于预置阈值时，调整三维模型中的参数，并返回步骤202。
需要说明的是，当最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值大于或等于预置阈值时，说明建立的三维模型的参数是不正确的，建立的三维模型与实体压接型IGBT存在偏差，因此，需要对建立的三维模型中的压接型IGBT中的尺寸以及内部结构进行调整，并返回步骤202，将调整后的三维模型重新导入到有限元仿真软件中，直至最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值，以此保证有限元仿真软件输出的温度监测点的温度信息和压接型IGBT产生的热功率的准确性，进而保证根据温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线的准确性。
步骤206、对瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据热组参数建立压接型IGBT热网络模型。
需要说明的是，瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式为：
其中，
为热组参数，分别为压接型IGBT中第i个热组和第i个热容，n为瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式的项数，n越大，对瞬态热阻抗曲线的拟合就越精确，优选地，n＝4，根据热组参数就可以建立类似于图4所示的压接型IGBT热网络模型，压接型IGBT由多个相同的子单元并联组成，建立了压接型IGBT热网络模型后，每个子单元都有相应的Foster模型，图4中，Collector为集电极，Emitter为发射极，Chip为芯片，Mo为金属，需要注意的是，图4是本申请实施例提供的一种压接型IGBT热网络模型的示意图，并不对本申请构成限制。
将不同关键节点之间得到的热网络模型串联起来就得到了整个压接型IGBT热网络模型，通过改变该压接型IGBT热网络模型的加热以及散热条件，就可以得到不同工况下每一层的关键节点的温度，了解压接型IGBT内部的温度分布情况，进而可以对测量得到的器件电气参数进行修正，可以对电力电子装置的运行状态进行准确的评估。
为了便于理解，请参阅图3，本申请提供的一种压接型IGBT热网络模型建立装置的另一个实施例，包括：
三维模型建立模块301，用于基于实体压接型IGBT构建实体压接型IGBT的三维模型。
仿真模块302，用于将三维模型导入至有限元仿真软件，在三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点，关键节点为压接型IGBT中每个子模块的中心点。
输出模块303，用于在有限元仿真软件中设置边界条件，使得有限元仿真软件输出压接型IGBT的最大结温、温度监测点的温度信息述压接型IGBT中产生的热功率，边界条件包括集电极的壳温、发射极的壳温、热源功率大小和热源波形。
计算模块304，用于当最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线。
热网络模型建立模块305，用于对瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据热组参数建立压接型IGBT热网络模型。
进一步地，还包括：
调整模块306，用于当最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值大于或等于预置阈值时，调整三维模型中的参数，并触发仿真模块302。
进一步地，计算模块304具体用于：
当最大结温与根据实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据温度信息和热功率计算得到瞬态热阻抗曲线，瞬态热阻抗曲线的计算公式为：
其中，Ta(t)、Tb(t)分别为两个相邻的关键节点a、b在t时刻的温度，P为压接型IGBT中产生的热功率，Zth(a-b)(t)为在t时刻关键节点a、b之间的瞬态热阻抗。
进一步地，热网络模型建立模块305具体用于：
对瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据热组参数建立压接型IGBT热网络模型，瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式为：
其中，
为热组参数，分别为压接型IGBT中第i个热组和第i个热容，n为瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式的项数。
本申请提供了一种压接型IGBT热网络模型建模设备的一个实施例，设备包括处理器以及存储器；
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给所述处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令前述压接型IGBT热网络模型建模方法实施例中的压接型IGBT热网络模型建模方法。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质的一个实施例，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行前述压接型IGBT热网络模型建模方法实施例中的压接型IGBT热网络模型建模方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种压接型IGBT热网络模型建模方法，其特征在于，包括：
基于实体压接型IGBT构建所述实体压接型IGBT的三维模型；
将所述三维模型导入至有限元仿真软件，在所述三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点，所述关键节点为所述压接型IGBT中每个子模块的中心点；
在所述有限元仿真软件中设置边界条件，使得所述有限元仿真软件输出所述压接型IGBT的最大结温、所述温度监测点的温度信息和所述压接型IGBT中产生的热功率，所述边界条件包括集电极的壳温、发射极的壳温、热源功率大小和热源波形；
当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据所述温度信息和所述热功率计算得到瞬态热阻抗曲线；
对所述瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据所述热组参数建立压接型IGBT热网络模型。
2.根据权利要求1所述的压接型IGBT热网络模型建模方法，其特征在于，所述在所述有限元仿真软件中设置边界条件，使得所述有限元仿真软件输出所述压接型IGBT的最大结温、所述温度监测点的温度信息和所述压接型IGBT中产生的热功率，之后还包括：
当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值大于或等于所述预置阈值时，调整所述三维模型中的参数，并返回所述将所述三维模型导入至有限元仿真软件，在所述三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点，所述关键节点为所述压接型IGBT中每个子模块的中心点的步骤。
3.根据权利要求1所述的压接型IGBT热网络模型建模方法，其特征在于，所述当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据所述温度信息和所述热功率计算得到瞬态热阻抗曲线，具体包括：
当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据所述温度信息和所述热功率计算得到瞬态热阻抗曲线，所述瞬态热阻抗曲线的计算公式为：
其中，Ta(t)、Tb(t)分别为两个相邻的关键节点a、b在t时刻的温度，P为所述压接型IGBT中产生的热功率，Zth(a-b)(t)为在t时刻关键节点a、b之间的瞬态热阻抗。
4.根据权利要求3所述的压接型IGBT热网络模型建模方法，其特征在于，所述对所述瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据所述热组参数建立压接型IGBT热网络模型，具体包括：
对所述瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据所述热组参数建立压接型IGBT热网络模型，所述瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式为：
其中，
为热组参数，分别为所述压接型IGBT中第i个热组和第i个热容，n为所述瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式的项数。
5.一种压接型IGBT热网络模型建模装置，其特征在于，包括：
三维模型构建模块，用于基于实体压接型IGBT构建所述实体压接型IGBT的三维模型；
仿真模块，用于将所述三维模型导入至有限元仿真软件中，在所述三维模型的压接型IGBT每层的关键节点处设置温度监测点，所述关键节点为所述压接型IGBT中每个子模块的中心点；
输出模块，用于在所述有限元仿真软件中设置边界条件，使得所述有限元仿真软件输出所述压接型IGBT的最大结温、所述温度监测点的温度信息和所述压接型IGBT中产生的热功率，所述边界条件包括集电极的壳温、发射极的壳温、热源功率大小和热源波形；
计算模块，用于当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据所述温度信息和所述热功率计算得到瞬态热阻抗曲线；
热网络模型建立模块，用于对所述瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据所述热组参数建立压接型IGBT热网络模型。
6.根据权利要求5所述的压接型IGBT热网络模型建模装置，其特征在于，还包括：
调整模块，用于当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值大于或等于所述预置阈值时，调整所述三维模型中的参数，并触发所述仿真模块。
7.根据权利要求5所述的压接型IGBT热网络模型建模装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：
当所述最大结温与根据所述实体压接型IGBT测量得到的结温的差值小于预置阈值时，根据所述温度信息和所述热功率计算得到瞬态热阻抗曲线，所述瞬态热阻抗曲线的计算公式为：
其中，Ta(t)、Tb(t)分别为两个相邻的关键节点a、b在t时刻的温度，P为所述压接型IGBT中产生的热功率，Zth(a-b)(t)为在t时刻关键节点a、b之间的瞬态热阻抗。
8.根据权利要求7所述的压接型IGBT热网络模型建模装置，其特征在于，所述热网络模型建立模块具体用于：
对所述瞬态热阻抗曲线进行数据拟合得到热组参数，根据所述热组参数建立压接型IGBT热网络模型，所述瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式为：
其中，
为热组参数，分别为所述压接型IGBT中第i个热组和第i个热容，n为所述瞬态热阻抗曲线的数据拟合公式的项数。
9.一种压接型IGBT热网络模型建模设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的压接型IGBT热网络模型建模方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任意一项所述的压接型IGBT热网络模型建模方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911215029.0A CN111125947B (zh) | 2019-12-02 | 2019-12-02 | 一种压接型igbt热网络模型建模方法和相关装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911215029.0A CN111125947B (zh) | 2019-12-02 | 2019-12-02 | 一种压接型igbt热网络模型建模方法和相关装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111125947A true CN111125947A (zh) | 2020-05-08 |
| CN111125947B CN111125947B (zh) | 2023-09-26 |
Family
ID=70496860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911215029.0A Active CN111125947B (zh) | 2019-12-02 | 2019-12-02 | 一种压接型igbt热网络模型建模方法和相关装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111125947B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111830389A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-27 | 徐州中矿大传动与自动化有限公司 | 一种基于发射极功率端子温度的igbt结温估算系统及方法 |
| CN113821946A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-12-21 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种igbt模块功率循环仿真方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114441923A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-05-06 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 瞬态热阻的模拟系统与方法 |
| CN116539961A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-08-04 | 北京智芯传感科技有限公司 | 一种基于热瞬态测试的mems换能元性能检测方法 |
| CN116848386A (zh) * | 2021-02-17 | 2023-10-03 | Abb瑞士股份有限公司 | 生成包括电机的系统的热模型的方法 |
| CN116930729A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-10-24 | 法特迪精密科技（苏州）有限公司 | 一种多芯片老化测试系统及方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101017510A (zh) * | 2006-03-13 | 2007-08-15 | 信息产业部电子第五研究所 | 一种热阻网络模型及利用该模型计算微电子器件结温的方法 |
| CN105699775A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-06-22 | 重庆大学 | Igbt耦合热阻抗的离散化方波提取方法及装置 |
| CN106407608A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-02-15 | 华北电力大学 | 一种考虑热耦合的压接igbt模块稳态结温预测模型 |
| CN106443400A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-02-22 | 河北工业大学 | 一种igbt模块的电‑热‑老化结温计算模型建立方法 |
| CN107219016A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-09-29 | 湖南大学 | 计算igbt模块瞬态结温的方法和系统 |
| CN107622172A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-01-23 | 重庆大学 | 芯片‑器件层级联合的压接式igbt温度场有限元建模方法 |
| CN109214124A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-15 | 中国矿业大学 | 一种快速的不对称半桥型功率变换器结温预测方法 |
| CN109635517A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-16 | 北斗航天汽车（北京）有限公司 | 一种基于cfd的电机控制器散热结构的模拟优化设计方法、计算机可读存储介质和计算机设备 |
-
2019
- 2019-12-02 CN CN201911215029.0A patent/CN111125947B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101017510A (zh) * | 2006-03-13 | 2007-08-15 | 信息产业部电子第五研究所 | 一种热阻网络模型及利用该模型计算微电子器件结温的方法 |
| CN105699775A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-06-22 | 重庆大学 | Igbt耦合热阻抗的离散化方波提取方法及装置 |
| CN106443400A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-02-22 | 河北工业大学 | 一种igbt模块的电‑热‑老化结温计算模型建立方法 |
| CN106407608A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-02-15 | 华北电力大学 | 一种考虑热耦合的压接igbt模块稳态结温预测模型 |
| CN107219016A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-09-29 | 湖南大学 | 计算igbt模块瞬态结温的方法和系统 |
| CN107622172A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-01-23 | 重庆大学 | 芯片‑器件层级联合的压接式igbt温度场有限元建模方法 |
| CN109214124A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-15 | 中国矿业大学 | 一种快速的不对称半桥型功率变换器结温预测方法 |
| CN109635517A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-16 | 北斗航天汽车（北京）有限公司 | 一种基于cfd的电机控制器散热结构的模拟优化设计方法、计算机可读存储介质和计算机设备 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111830389A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-27 | 徐州中矿大传动与自动化有限公司 | 一种基于发射极功率端子温度的igbt结温估算系统及方法 |
| CN111830389B (zh) * | 2020-07-31 | 2023-10-20 | 江苏国传电气有限公司 | 一种基于发射极功率端子温度的igbt结温估算系统及方法 |
| CN116848386A (zh) * | 2021-02-17 | 2023-10-03 | Abb瑞士股份有限公司 | 生成包括电机的系统的热模型的方法 |
| CN113821946A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-12-21 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种igbt模块功率循环仿真方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114441923A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-05-06 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 瞬态热阻的模拟系统与方法 |
| CN114441923B (zh) * | 2022-04-08 | 2022-06-28 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 瞬态热阻的模拟系统与方法 |
| CN116539961A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-08-04 | 北京智芯传感科技有限公司 | 一种基于热瞬态测试的mems换能元性能检测方法 |
| CN116539961B (zh) * | 2023-07-07 | 2023-08-25 | 北京智芯传感科技有限公司 | 一种基于热瞬态测试的mems换能元性能检测方法 |
| CN116930729A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-10-24 | 法特迪精密科技（苏州）有限公司 | 一种多芯片老化测试系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111125947B (zh) | 2023-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111125947B (zh) | 一种压接型igbt热网络模型建模方法和相关装置 | |
| CN107219016A (zh) | 计算igbt模块瞬态结温的方法和系统 | |
| CN111079067B (zh) | 一种igbt模块结温的迭代计算方法和相关装置 | |
| US10720778B2 (en) | Method for identifying type of cable, power adapter and cable | |
| CN106777659A (zh) | 一种不依赖表皮温度的多回电缆暂态温升获取方法 | |
| CN112307656A (zh) | 一种功率半导体模块电热参数的获取方法、系统及装置 | |
| CN105069258A (zh) | 一种芯片设计可靠性的评估方法及装置 | |
| WO2024092924A1 (zh) | 一种计算变压器自然对流散热下绕组温度场的方法及系统 | |
| CN108918026A (zh) | 一种热阴极电离真空计电参数校准装置及方法 | |
| CN105867455A (zh) | 无线路由器的温度控制方法及装置 | |
| CN111428335A (zh) | 电池模组的联合仿真方法及装置 | |
| CN113836853B (zh) | 电芯温度仿真方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN111123107B (zh) | 电池仿真建模方法、装置及电池等效模型 | |
| CN113901686A (zh) | 变压器热路模型构建方法与变压器温度场计算方法 | |
| CN110197000A (zh) | 隔离开关动态增容运行预测方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN117368588A (zh) | 一种电压相序一致性确定方法、装置、设备和存储介质 | |
| CN113128074A (zh) | 一种电磁暂态仿真方法、系统、存储介质及电子设备 | |
| CN113779742B (zh) | 热阻网络简化模型建模方法、装置及芯片结温预测方法 | |
| CN115048841A (zh) | 无源电路的电热耦合分析方法及仿真终端 | |
| CN116186990A (zh) | 一种热电联合仿真方法及装置 | |
| CN116047305A (zh) | 电池的soc修正方法、装置、控制器、系统及设备 | |
| CN115825548A (zh) | 一种高压输电线非侵入电压测量模型确定方法和装置 | |
| CN109558681A (zh) | 一种绝缘栅双极型晶体管的损耗功率的获得方法及装置 | |
| JPWO2010058507A1 (ja) | デバイスモデル、シミュレーション回路、シミュレーション装置、シミュレーション方法及びプログラム | |
| CN112487747B (zh) | 功率元件仿真方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |