一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法技术

本发明专利技术涉及一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，包括：建立静态模型；建立动态模型；建立热模型；通过所述模型搭建可实时化的IGBT仿真模型。本发明专利技术提供的技术方案既能够真实的反应开关暂态的过程，并且适用于仿真速度到达纳秒级的实时仿真系统中；为电力电子器件的安全稳定分析，失效机理以及失效后与装置间的交互影响和解决现场实际问题等提供先进的技术手段；对现有设备器件的利用存在的安全裕量提供理论依据，同时，对电力电子装备的研发具有重大的支撑作用。

A real time method for establishing IGBT simulation model

The invention relates to a method for establishing a real-time simulation model of IGBT, which comprises the following steps: establishing a static model, establishing a dynamic model, establishing a thermal model, and building a real-time IGBT simulation model through the model. The technical scheme provided by the invention can switch transient real reaction process, and is applicable to the simulation speed to the real-time simulation system of Dana second; safety and stability analysis for power electronic devices, failure mechanism and failure and interaction between devices and solve practical problems and provide advanced technical means to provide; the theoretical basis, safety margin has use of existing devices at the same time, research and development of the power electronic equipment has a major supporting role.

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及电力系统仿真领域，更具体涉及一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法。
技术介绍
：目前，仿真技术已全面进入实时化仿真时代，实时仿真以其更加接近实际系统的仿真环境成为仿真领域的发展方向，实时仿真的发展更使数字物理混合仿真成为可能，为控制保护装置开发与测试、新型电力电子装置研发提供了更加灵活与便捷的手段。现有实时仿真系统仿真步长最小可达微秒级，仿真规模在一定优化算法的基础上，已具备512电平左右MMC换流阀的仿真能力，能够较好的反应装置稳态以及系统暂、稳态的过程。但是，实时仿真技术在纳秒级开关暂态仿真方面尚无实际应用，然而，对于电力电子领域而言，最底层的设备是器件，器件的暂态过程必然与装置的暂态过程相耦合，因此在不能反应器件暂态过程的仿真中研究电力电子状装置的暂态过程是不全面的。另一方面，电力电子装置的故障常因器件故障引起，器件的故障也属于器件暂态过程的范畴，对器件失效机理以及失效后与装置间的交互影响尚无技术手段开展研究，另外，现有设备对器件的利用存在一定的裕量，对器件利用安全域的研究十分必要。IGBT器件的建模研究主要有机理建模和行为建模两大类。机理模型完全基于IGBT内部的半导体物理机理，因此也称为“物理模型”，它从载流子的漂移和扩散运动、空间电荷的连续性以及与电场的关系出发，依据器件几何结构建立模型，描述器件的物理过程，由于它正确的揭示了器件底层的物
理信息，所以电路仿真往往与实验数据有更好的一致性，但机理模型直接和器件的结构材料等关联，需对器件运行机制甚至材料特性有相当的了解，参数提取复杂，数学模型解算困难。行为模型忽略了器件的内部结构，不考虑IGBT内部物理机理，器件仅被看作一个“黑盒子”，只对系统的输入输出进行分析，采用适当的数学方程、表格、子电路或框图的形式建模，因此也被称为“宏模型”、“经验模型”或者“功能模型”。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，避免仿真模型仅侧重于某一个方面功能和性能的缺点，且同时兼顾仿真精度和计算速度。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，包括：建立静态模型；建立动态模型；建立热模型；通过所述模型搭建可实时化的IGBT仿真模型。本专利技术提供的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，所述静态模型的建立过程包括：采用分段函数模拟MOSFET沟道电流；修正所述MOSFET沟道电流；模拟不同工作条件下IGBT的集电极电流。本专利技术提供的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，所述分段函数
如下式： I C = V ce R ce , ( V ge < V th , d I C dt = 0 ) k f 2 [ ( V GE - V th ) ( f 1 V CE - V D ) - ( f 1 V CE - V D ) 2 2 ] ( V ce < V ge - V th 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：包括：建立静态模型；建立动态模型；建立热模型；通过所述模型搭建可实时化的IGBT仿真模型。

【技术特征摘要】
1.一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：包括：建立静态模型；建立动态模型；建立热模型；通过所述模型搭建可实时化的IGBT仿真模型。2.如权利要求1所述的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：所述静态模型的建立过程包括：采用分段函数模拟MOSFET沟道电流；修正所述MOSFET沟道电流；模拟不同工作条件下IGBT的集电极电流。3.如权利要求2所述的一种可实时化的IGBT仿真模型建立方法，其特征在于：所述分段函数如下式： I C = V ce R ce ( V ge < V th , dI C dt = 0 ) kf 2 [ ( V GE - V th ) ( f 1 V CE - V D ) - ( f 1 V CE - V D ) 2 2 ] ( V ce < V ge - V th + V D , V ge ≥ V th ) I C = kf 2 ( V GE - V th ) 2 , ( V ce ≥ V ge - V th + V D , V ge ≥ V th ) I C = I tail ...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘冰，于弘洋，陆振纲，荆平，周飞，袁海燕，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11