压接型IGBT芯片并联均流特性的实验研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:roger84115
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压接型IGBT器件具有双面散热、失效短路和功率密度大等优点,在高压大功率电力变换领域得到了广泛的应用。然而,压接型IGBT器件在运行过程中,由于其内部并联IGBT芯片参数及封装参数的差异,导致芯片间存在电流分布不均衡的问题,严重降低器件的安全工作能力。针对压接型IGBT器件内部并联均流问题,现有研究缺乏有效的理论分析和仿真方法。实验测量是目前最直接有效的研究手段,本文以实验测量为主,理论分析和仿真计算为辅的研究方法,对并联均流研究的实验平台研制、电流准确测量和多因素影响下的并联均流特性开展了深入的研究。首先,研制了针对压接型IGBT芯片的静态特性、动态特性和并联均流特性的实验平台。设计了含有压力均衡装置的压力夹具和含有PID控制的加热系统,实现了芯片表面压力的均衡性和芯片结温的准确性,提出了对称叠层母排的连接方法,减小了动态特性实验平台的回路杂散电感,提出了多因素解耦的实验方法,实现了单一因素差异下并联均流特性的研究。实验平台为开展压接型IGBT芯片的动静态特性和并联均流特性研究奠定了坚实的实验基础。其次,研究了商用罗氏线圈在压接型IGBT器件内部电流测量时的误差原因、误差模型以及校正方法。分别针对磁场和电场对商用罗氏线圈电流测量误差的影响,建立了测量误差分析模型,推导了误差解析公式,在此基础上提出了减小测量误差的校正方法,可以将商用罗氏线圈的电流测量误差由13%降低为0.5%。本文提出了校正方法保证了罗氏线圈在压接型IGBT芯片电流测量时的精度。再次,研究了不同因素对压接型IGBT单芯片静态特性和动态特性的影响规律。对于静态特性,掌握了芯片静态特征参数的分散性和统计特性,获得了温度和机械压力对芯片静态特征参数的影响规律。对于动态特性,获得了不同电压、电流、驱动电阻、温度、机械压力等因素对压接型IGBT芯片动态特性的影响规律。相关结果为压接型IGBT并联均流特性研究提供了数据支撑。最后,研究了不同因素对压接型IGBT芯片并联均流特性的影响规律。通过并联均流实验平台,获得了芯片参数、杂散电感、温度和机械压力差异并联均流特性的影响规律。通过理论分析和仿真计算,揭示了不同因素对并联均流特性的影响机制;相关结论为压接型IGBT器件内部规模化芯片并联技术提供了理论支撑。
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