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IGBT 瞬态结壳温升计算 拟 制： 杨建宁 问题来源： 故障分析 报告日期： 2007-6-25 UPS sustaining 摘要 以某型逆变器短路时IGBT 模块结壳温升计算为例，总结 IGBT 瞬态结壳温升计算方法。 关键字 IGBT 瞬态 结温 一、 问题的提出 通过对失效器件的分析，发现逆变器在突加整流载/短路时 IGBT 损坏较多，并且出现 典型的较为孤立的过热现象（如图 1 所示）。为了找到过热失效得原因，需要计算突加整流 载/短路时 IGBT 模块结温。 图1、孤立的IGBT热失效的例子 二、问题的分析 IGBT 稳态结温的计算，可以利用现成的公式。但瞬态结温的计算比较复杂——需要对 热阻抗与输入信号进行较复杂的卷积计算或者拉氏变换，因此这里使用 matlab 为工具，计 算瞬态结温。 瞬态结温的计算主要经历以下步骤： 建立 IGBT 动态的热阻抗模型； 计算出 IGBT 每个时刻的热损耗作为信号源； 考虑 IGBT 的初始热状态； 对热阻抗与输入信号进行卷积计算（或者拉氏变换后频域乘法计算）。 下面根据以上步骤，计算某型逆变器短路时的结壳温升。 2.1 短路时 IGBT 工作的情况 f 7.5kHz T 0.02S ，逐波限流 556A 。短路时输出电 逆变器开关频率 ，工频周期 0 压为零，而母线电压为+Vbus~-Vbus ，由此可得 IGBT 的占空比为0.5，逆变器的逐波限流点 为 556A，不妨认为电感电流的绝对值为 556A，短路时间为 200ms ，即 10 个工频周期，电 流换向 10 次。如图 2 所示： +Vbus iL iL 556A 200ms -Vbus t 图2 短路时逆变器等效电路模型及电感电流波形 2.2 IGBT 热抗建模 图3 某型 IGBT 瞬态热抗曲线 图3 为某型 IGBT 的瞬态热阻。对图 3 中的实线和虚线分别拟合，可以得出IGBT/FWD 的单位阶跃响应：