IGBT模塊結溫估計方法及其溫度特性研究

杜明星，李 豹，唐吉林，魏克新

（天津理工大學天津市復雜系統控制理論及應用重點實驗室，天津300384）

IGBT模塊結溫估計方法及其溫度特性研究

杜明星，李 豹，唐吉林，魏克新

（天津理工大學天津市復雜系統控制理論及應用重點實驗室，天津300384）

為了準確快速地估計結溫，研究了IGBT模塊的溫度特性及基于溫度敏感電參數TSEP（temperature sensitive electrical parameters）的結溫估計方法。首先在不同殼溫的條件下，測量IGBT開關過程中的門極-射極電壓Vge、集電極-射極電壓Vce和集電極電流Ic，并以上述參數作為 TSEP；然后分析了TSEP隨溫度變化的機理，研究了TSEP典型特征與溫度的關系，并將其量化；最后提出一種準確的IGBT結溫估計方法。實驗測試結果表明，基于TSEP的典型特征的結溫估計方法切實可行。

絕緣柵雙極型晶體管；結溫；溫度敏感電參數；估計方法

引言

絕緣柵雙極型晶體管IGBT（insulated gate bipolar tramsistor）因擁有較寬的工作電壓范圍和大電流的處理能力等優點，故被廣泛應用于電動汽車、高速機車和新能源發電等領域［1］。考慮到IGBT的應用領域較廣，因此IGBT模塊的可靠性研究是非常重要的，不僅有利于延長壽命，而且有利于降低電力電子系統的成本［2］。結溫TJ是反應IGBT模塊的健康狀態的一個重要參數，其值直接受到焊料層損傷和鍵接線老化的影響［3］，因此，通過獲取TJ的數值間接監測IGBT模塊的可靠性是可行的［4］。為了準確估計溫度，需研究健康狀態下IGBT模塊的電氣特性與溫度的關系。當IGBT處于降級狀態時，考慮健康狀態下的溫度影響，得到準確的溫度信息，以便于得到正確的故障診斷結論。……