[发明专利]一种IGBT模块功率循环仿真方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种IGBT模块功率循环仿真方法、装置、设备及存储介质，通过搭建功率循环仿真电路模型，仿真得到单周期内IGBT模块平均损耗和瞬时损耗，在结温正常区间内进行参数化扫描，分别拟合出平均功率与结温变化的函数关系、瞬时功率与结温变化的函数关系；通过获得的平均功率/瞬时功率与结温变化的函数关系，的到的芯片的等效电导率；并根据稳态电热耦合热仿真模型，获得功率循环过程中IGBT模块的平均结温分布；以稳态电热耦合仿真结果作为温度边界条件，根据拟合的函数关系进行瞬态电热耦合仿真，得到功率循环过程中IGBT模块的瞬态结温分布及变化情况。该方法能够精准地获得IGBT在功率循环过程中的热瞬态过程，准确地评估IGBT可靠性。

技术领域

本发明涉及输配电技术领域，尤其涉及一种IGBT模块功率循环仿真方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

功率循环试验是一种基于加速老化思想的可靠性研究以及寿命分析试验，在大容量电力电子器件可靠性评估中起到了关键作用，建立一种高效便捷的功率循环仿真方法，对IGBT模块的可靠性及寿命评估具有重要意义。

目前的国内外研究方法主要依靠瞬态/稳态仿真得到IGBT模块内部热和应力的分布情况，瞬态/稳态仿真由于运算量较稳态而言存在求解过程数据量大，迭代过程难以收敛，耦合过程复杂等问题，成为了研究难点。

发明内容

本发明实施例提供一种IGBT模块功率循环仿真方法、装置、设备及存储介质，能够便捷、快速、精准地获得IGBT模块在功率循环过程中的热瞬态过程，准确地评估IGBT模块的可靠性。

本发明实施例提供一种IGBT模块功率循环仿真方法，所述方法包括：

搭建功率循环仿真电路模型，通过仿真得到单周期内IGBT模块的平均损耗和瞬时损耗；

根据所述平均损耗和瞬时损耗，以结温为变量，拟合出平均功率与结温变化的函数关系，以及瞬时功率与结温变化的函数关系；

根据拟合的平均功率与结温变化的函数关系以及拟合的瞬时功率与结温变化的函数关系，计算所述IGBT模块内部芯片的等效电导率；

根据拟合的平均功率与结温的函数关系和所述等效电导率，建立稳态电热耦合热仿真模型，获得功率循环过程中IGBT的平均结温分布；

根据拟合的IGBT瞬时功率与结温变化的函数关系进行瞬态电热耦合仿真，以所述稳态电热耦合模型的仿真结果作为温度边界条件，得到功率循环过程中 IGBT的瞬态结温分布及变化情况。

优选地，所述根据所述平均损耗和瞬时损耗，以结温为变量，拟合出平均功率与结温变化的函数关系，以及瞬时功率与结温变化的函数关系，具体包括：

设置所述IGBT模块的结温T_j为变量，参数化扫描所述IGBT模块的周期内平均损耗和导通时瞬时损耗，得到扫描结果；

对所述扫描结果进行线性拟合，得到平均功率P_av和瞬时功率P_on随结温变化的函数关系：P_av＝K_av*T_j+A、P_on＝K_on*T_j+B；

其中，K_av为平均功率拟合系数，K_on为瞬时功率拟合系数，A和B分别为平均功率的线性拟合常数和瞬时功率的线性拟合常数。

作为一种优选方式，所述等效电导率包括稳态等效电导率和瞬态等效电导率；

所述根据拟合的平均功率与结温变化的函数关系以及拟合的瞬时功率与结温变化的函数关系，计算等效电导率，具体包括：

通过焦耳热过程计算模型得到所述IGBT模块内部芯片的发热过程模型：