三相电压源逆变器内部IGBT模块温度的求解及评估

来源：电工电能新技术杂志2017年第2期北京时间：

作者：唐波， 刘任， 吴卓， 孙睿， 江浩田

单位：三峡大学电气与新能源学院， 湖北 宜昌 443002

摘要：三相电压源逆变器的工作性能、使用寿命等方面均与其内部绝缘栅双极晶体管（IGBT）模块温度直接相关，故求解及评估该逆变器中IGBT模块的温度对于确保逆变器系统的安全可靠运行具有重要意义。针对现有模型及方法难以求解IGBT模块温度的问题，本文借鉴直接法的思想，提出了一种新的简单实用的IGBT模块温度求解算法。基于拟合及插值算法，推导并建立了IGBT模块功率损耗模型；基于电热比拟理论，探讨并建立了集中参数的IGBT模块等效Cauer传热网络模型，并将传热微分方程差分化；最终，在同一电路仿真器中构建出IGBT模块温度的求解算法。在三相电压源逆变器的算例中，通过与英飞凌IPOSIM的温度计算结果对比，表明本文算法最大误差为301%，且温度变化趋势与IPOSIM基本一致，最后利用该算法评估了逆变器在不同负载工况下的IGBT模块温度，所得结果可为合理地进行三相电压源逆变器的散热设计、长期可靠性评估等服务。

关键词：三相电压源逆变器, IGBT模块温度, 拟合, 插值, 电热比拟, 差分化, 直接法

基金资助：国家自然科学基金项目(51307098)、 新能源电力系统国家重点实验室开放基金项目（LAPS14016）、 2015年三峡大学研究生科研创新基金项目（2015CX061）