Estudio comparativo de los métodos de adquisición de parámetros para el modelo de red térmica Cauer de un módulo IGBT
Autores: An, Tong; Zhou, Rui; Qin, Fei; Dai, Yanwei; Gong, Yanpeng; Chen, Pei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio comparativo de los métodos de adquisición de parámetros para el modelo de red térmica Cauer de un módulo IGBT
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Igbt
Temperatura de unión
Modelo de red térmica de Cauer
Pérdida de potencia
Confiabilidad
Parámetros térmicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Bajo condiciones de operación de alta potencia y alta frecuencia de conmutación, un chip de transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) puede producir una pérdida de potencia relativamente grande, lo que provoca un rápido aumento de la temperatura de la unión; en consecuencia, la fiabilidad del módulo IGBT puede verse seriamente afectada. Por lo tanto, es necesario predecir con precisión la temperatura de la unión del chip IGBT. El modelo de red térmica de resistencia-capacitancia () es un método comúnmente utilizado para la predicción de la temperatura de la unión del IGBT. En este artículo, los parámetros del modelo se obtienen mediante dos métodos para establecer los modelos de red térmica de Cauer del módulo IGBT. El primer método consiste en obtener experimentalmente la curva de impedancia térmica transitoria del módulo IGBT y la función de estructura para luego extraer los parámetros térmicos individuales del modelo de red térmica de Cauer; el segundo método consiste en obtener directamente los parámetros térmicos del modelo de red térmica utilizando fórmulas teóricas que consideran la influencia del ángulo de dispersión de calor. Las temperaturas de la unión predichas de los modelos de red térmica de Cauer establecidos por los dos métodos se comparan con las temperaturas de la unión obtenidas de las mediciones infrarrojas (IR) durante la prueba de ciclismo de potencia, las temperaturas de la unión medidas por el método de parámetros eléctricos sensibles a la temperatura (TSEP) y las temperaturas de la unión calculadas por análisis de elementos finitos (FE). Además, se comparan y verifican los modelos de red térmica de Cauer establecidos por los dos métodos. Los resultados indican que el modelo de red térmica de Cauer establecido en base a fórmulas teóricas puede predecir con precisión la temperatura máxima de la unión del chip IGBT, y la temperatura calculada para cada capa, desde la capa del chip IGBT hasta la capa cerámica, también concuerda bien con los resultados de FE. El modelo de red térmica de Cauer establecido en base a la prueba experimental y la función de estructura puede predecir con precisión la temperatura promedio de la unión del chip IGBT.
Descripción
Bajo condiciones de operación de alta potencia y alta frecuencia de conmutación, un chip de transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) puede producir una pérdida de potencia relativamente grande, lo que provoca un rápido aumento de la temperatura de la unión; en consecuencia, la fiabilidad del módulo IGBT puede verse seriamente afectada. Por lo tanto, es necesario predecir con precisión la temperatura de la unión del chip IGBT. El modelo de red térmica de resistencia-capacitancia () es un método comúnmente utilizado para la predicción de la temperatura de la unión del IGBT. En este artículo, los parámetros del modelo se obtienen mediante dos métodos para establecer los modelos de red térmica de Cauer del módulo IGBT. El primer método consiste en obtener experimentalmente la curva de impedancia térmica transitoria del módulo IGBT y la función de estructura para luego extraer los parámetros térmicos individuales del modelo de red térmica de Cauer; el segundo método consiste en obtener directamente los parámetros térmicos del modelo de red térmica utilizando fórmulas teóricas que consideran la influencia del ángulo de dispersión de calor. Las temperaturas de la unión predichas de los modelos de red térmica de Cauer establecidos por los dos métodos se comparan con las temperaturas de la unión obtenidas de las mediciones infrarrojas (IR) durante la prueba de ciclismo de potencia, las temperaturas de la unión medidas por el método de parámetros eléctricos sensibles a la temperatura (TSEP) y las temperaturas de la unión calculadas por análisis de elementos finitos (FE). Además, se comparan y verifican los modelos de red térmica de Cauer establecidos por los dos métodos. Los resultados indican que el modelo de red térmica de Cauer establecido en base a fórmulas teóricas puede predecir con precisión la temperatura máxima de la unión del chip IGBT, y la temperatura calculada para cada capa, desde la capa del chip IGBT hasta la capa cerámica, también concuerda bien con los resultados de FE. El modelo de red térmica de Cauer establecido en base a la prueba experimental y la función de estructura puede predecir con precisión la temperatura promedio de la unión del chip IGBT.