適用于電路仿真的IGBT模塊暫態模型研究

徐延明，趙成勇，周　飛，徐　瑩，劉啟建

（1.華北電力大學電氣與電子工程學院，北京102206；2.國網智能電網研究院，北京102200）

適用于電路仿真的IGBT模塊暫態模型研究

徐延明1，趙成勇1，周飛2，徐瑩1，劉啟建1

（1.華北電力大學電氣與電子工程學院，北京102206；2.國網智能電網研究院，北京102200）

高壓IGBT與二極管構成IGBT模塊已經廣泛應用于柔性直流輸電技術領域。然而現有仿真研究難以模擬IGBT模塊中IGBT與二極管各自詳細開關暫態特性及相互影響，因此提出一種適用于電路仿真的IGBT模塊暫態模型及其參數通用提取方法。模型采用機理推導、電氣等效、曲線擬合等方法在PSCAD、SABER等電路仿真平臺實現，無需獲取器件底層參數和求解復雜物理方程，不僅可以實現電路仿真中IGBT模塊的各種運行狀態，而且可以在納秒級步長下模擬其電壓電流尖峰、拖尾電流、米勒平臺等開關暫態特性。通過與SABER中通用模型仿真結果及實驗實測波形對比分析，驗證了IGBT模塊暫態模型和參數提取方法的正確性和通用性，為進一步將模型應用于柔性直流輸電系統仿真、電磁干擾及損耗分析、控制策略等研究打下基礎。

絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）；二極管；參數提取；暫態模型

引言

當前，IGBT與二極管構成IGBT模塊已經廣泛應用于柔性直流輸電技術領域，如電壓源換流器型直流輸電、靜止無功補償器等，對于其開關暫態過程的研究及建模越來越重要［1-4］。建立適用于電路仿真的IGBT模塊暫態模型，對變換器的安全可靠運行和電氣性能優化具有重要的指導意義［5-7］。……