IGBT参数辨识及其有效性验证

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随着电力电子系统集成化的不断发展,电力电子系统仿真越来越重要。近年来出现的电力电子系统无原型(Prototype-less)设计,要求仿真结果更加准确,更加接近实际电路特性。仿真结果的准确性取决于电力电子器件模型及其参数。所以器件建模及模型参数辨识始终是电力电子技术的研究方向之一。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)具有电流密度高、驱动功率小等优点,自问世以来在电力电子变换器及电力传动领域得到了广泛的应用,IGBT建模与模型参数辨识也成为研究的一个热点。 本文在AllenR.Hefner的IGBT数学-物理模型基础上,提出一种基于实验、仿真及最优化算法辨识IGBT模型参数的方法。为了辨识出IGBT参数,我们构建了一个电力电子器件工作波形自动采集平台,采用法国里昂国家电气实验中心提供的PACTE作为仿真软件,结合最优化技术,辨识IGBT模型参数,并对其有效性进行了验证,文中以BUP302为例,给出了参数辨识及有效性验证结果。 本系统的硬件平台功能包括:静态特征波形值的提取、动态特征波形值的提取及有效性验证。PC机作为系统控制、数据采集和处理中心。此外还包括程控示波器、GPIB接口总线、PCI-9112卡、程控电压源和电流源、IGBT驱动和保护电路。 本系统的软件功能包括特征波形的自动采集和目标函数值优化两部分,分别基于Windows(PC机)和Unix(SUN工作站)两个操作系统。通过JAVA和C编程实现对硬件的驱动和运行。PC控制PCI-9112卡、GPIB总线、程控电压源和电流源,将采集到的特征波形值传输给SUN工作站,并启动最优化算法程序和PACTE仿真软件,辨识出IGBT模型参数。 最后,在IGBT模型参数辨识完成的基础上,本文对辨识出的IGBT模型参数进行了有效性验证。在不同的电压和电流范围内,对IGBT的仿真波形和实测波形进行比较,并对比较结果图进行分析。IGBT参数辨识及有效性验证对IGBT建模改进、仿真精度评估及使用选型都有很好的指导意义和参考价值。
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