基于PSpice的IGBT建模损耗仿真分析

摘要

功率半导体器件是电力电子装置的重要组成部分，它迅猛的发展极大地推进了电力电子技术的进步。绝缘栅双极晶体管(IGBT)是一种综合了电力MOSFET和双极型晶体管优点的功率半导体器件，广泛应用于电机控制等领域中。电子电路的效率主要取决于器件的功率损耗，并且IGBT在较高的工作频率下，由于开关损耗的增大易导致永久性损坏，所以研究IGBT的功率损耗具有很重要的意义。
　　计算机仿真以理论、数值分析和计算机为基础，能够真实地反应电路的特性，通过建立仿真模型和分析输出信息，能够改善与优化系统结构。通用仿真软件中没有IGBT的仿真模型，而PSpice仿真软件可使用一些基本的器件模型建立IGBT的模型，并且能够得到相对其它软件更精确的仿真结果。
　　本课题首先回顾功率半导体器件的发展状况，介绍国内外IGBT建模和损耗分析的现状，分析IGBT的结构、特性、工作原理及应用前景，为建立IGBT模型打下基础;重点以PSpice软件作为仿真平台，建立IGBT的静态和动态模型，详细分析模型的结构、参数配置，对模型的功率损耗进行深入地分析与计算。结合数据手册，与实际器件IRGSL30B60K型IGBT作对比，仿真和计算结果基本一致，由此验证模型的正确性和可靠性。本文所设计的IGBT模型已达到预期目标，能够用于实际IGBT器件的结构、特性及其电路系统的研究。最后提出一种降低IGBT损耗的方法，在恒流充电系统中试验，寻求使系统效率最大的参数设计。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 功率半导体器件简介

1．2 IGBT损耗的研究现状

1．3 PSpice仿真软件简介

1．4 课题的研究意义

1．5 本文的主要研究内容

第2章 IGBT建模的基础理论

2．1 IGBT的结构及工作原理

2．2 IGBT的动态特性

2．3 IGBT的主要参数分析

2．4 本章小结

第3章 IGBT模型的建立与仿真分析

3．1 IGBT的静态模型

3．1．1 建立IGBT的静态模型

3．1．2 配置IGBT静态模型的参数

3．1．3 IGBT静态模型的仿真结果

3．2 IGBT的动态模型

3．2．1 建立IGBT动态模型

3．2．2 配置IGBT动态模型的参数

3．2．3 IGBT动态模型的仿真结果

3．3 仿真时模型参数的配置与计算

3．4 本章小结

第4章 IGBT功率损耗的分析与计算

4．1 功率损耗计算理论

4．2 IGBT模型功率损耗的测试与分析

4．3 本章小结

第5章 IGBT损耗的实验研究

5．1 实验平台搭建

5．2 实验结果

5．3 实验分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢