N 沟道 IGBT

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N 沟道绝缘栅双极晶体管。

类型: AcausalElectricPowerSystems.Semiconductors.IGBT

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Semiconductors & Converters/N-Channel IGBT

说明

N 沟道 IGBT* 模块模拟绝缘栅双极晶体管（IGBT）。

建模使用开态伏安特性作为集电极-发射极电压的函数。在关闭状态（当栅极-发射极电压小于阈值电压时），IGBT 采用恒定的*关态电导*建模。这种简化模型适用于需要近似动态特性且仿真速度要求较高的情况。

选择*启用热端口*复选框，还可在模块中模拟热效应。

热端口

程序块默认隐藏了一个可选的热端口。要使用*H*散热口，请选择*启用散热口*复选框。

使用热端口可模拟产生的热量和单位温度的影响。

假设和限制

设备中使用的模型基于以下假设：

如果在桥臂中使用一对 IGBT，通常情况下，栅极驱动电路不允许一个器件开启，直到相应器件关闭，从而实现最小死区。
最小脉冲宽度适用于开启或关闭。在栅极-集电极电压上升超过阈值时，栅极电压的任何后续变化都会被忽略，忽略时间等于开启延迟时间和电流上升时间之和。同样，在栅极集电极电压下降到阈值以下时，栅极电压的任何后续变化都会在与关断延迟和电流衰减时间之和相等的时间内被忽略。这一功能通常在栅极驱动电路中实现。
在此模型中，电荷未被考虑在内。因此，电感负载关断时没有电流尾流。
具有代表性的电流喷射模型是在接通具有自由振荡电流的电感负载时产生的，需要设置 *Miller 电阻*参数。
接通损耗表使用的是之前的接通电流，而不是电流值（在设备达到最终接通状态之前，电流值是未知的）。
由于简化方程会导致较高的模型刚度，因此在使用该模块时可能会收到违反最小步长的警告。为避免这种情况，请调整求解器属性。
如果要并行模拟多个 N 沟道 IGBT，请使用一个 N 沟道 IGBT 模块，并将 * 集电极电流矢量 Ic* 的值乘以要并行模拟的 IGBT 设备数量。

端口

非定向

# G — 百叶窗
电力

Details

与闸门相关的端口。

程序使用名称

gate

# C — 收集器
电力

Details

与采集器相关联的端口。

程序使用名称

collector

# E — 发射器
电力

Details

与发射器相关联的端口。

程序使用名称

emitter

# H — 热端口
加热

Details

加热端口。

依赖关系

要使用该端口，请选择 启用热端口 复选框。

程序使用名称

thermal_port

参数

主机

Details

确定集电极-发射极和开/关损耗的温度值。

依赖关系

要使用该参数，请选择*启用热端口*复选框。

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[298.15, 398.15] K`
程序使用名称	`T_vector`
可计算	是

# 集电极电流矢量，Ic — 集电极电流矢量
A | MA | kA | mA | nA | pA | uA

Details

集电极电流，用于确定开路状态下的集电极-发射极电压。第一个元素必须为零。

要并联模拟多个 N 沟道 IGBT，请使用一个 N 沟道 IGBT 单元，并将此参数值乘以要并联模拟的 IGBT 器件数量。

计量单位	`A` \| `MA` \| `kA` \| `mA` \| `nA` \| `pA` \| `uA`
默认值	`[0.0, 10.0, 50.0, 100.0, 200.0, 400.0, 600.0] A`
程序使用名称	`I_c_vector`
可计算	是

# 相应的导通集电极-发射极电压 — 开路状态下相应的集电极-发射极电压
V | MV | kV | mV

Details

集电极电流矢量对应的集电极-发射极电压。第一个元素必须为零。

依赖关系

要使用该参数，请取消选中 启用热端口。

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`[0.0, 1.1, 1.3, 1.45, 1.75, 2.25, 2.7] V`
程序使用名称	`V_ce_vector`
可计算	是

# 集电极-发射极导通电压，Vce=fcn（Tj，Ic） — 开路集电极-发射极电压矩阵
V | MV | kV | mV

Details

集电极-发射极开态电压定义为温度和电流的表列函数。

依赖关系

要使用该参数，请选择*启用热端口*复选框。

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`[0.0 1.1 1.3 1.45 1.75 2.25 2.7; 0.0 1.0 1.15 1.35 1.7 2.35 3.0] V`
程序使用名称	`V_ce_matrix`
可计算	是

# 米勒电阻 — 米勒阻力
Ohm | GOhm | MOhm | kOhm | mOhm

Details

当器件接通时，会有一个恒定大小的米勒电阻与所需的电压升高串联。该电阻代表器件在接通时的部分传导路径，可用于匹配导电电感和相关反向电路二极管重新连接时的电压峰值。典型值为开路状态下有效电阻的 10-50 倍。

计量单位	`Ohm` \| `GOhm` \| `MOhm` \| `kOhm` \| `mOhm`
默认值	`0.1 Ohm`
程序使用名称	`R_miller`
可计算	是

# 关态电导 — 封闭导电
S | mS | nS | uS | 1/Ohm

Details

设备处于关闭状态时的电导率。

计量单位	`S` \| `mS` \| `nS` \| `uS` \| `1/Ohm`
默认值	`1e-5 1/Ohm`
程序使用名称	`G_off`
可计算	是

# 栅极-发射极阈值电压，Vge(th) — 阈值电压
V | MV | kV | mV

Details

栅极发射极电压必须大于该值，器件才能开启。

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`6.0 V`
程序使用名称	`V_threshold`
可计算	是

开关损耗

Details

显示开关损耗的温度。

依赖关系

要使用该参数，请选择*启用热端口*复选框。

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[298.15, 398.15] K`
程序使用名称	`T_losses_vector`
可计算	是

# 开关损耗的集电极电流矢量，Ic — 带开关损耗的集电极电流矢量
A | MA | kA | mA | nA | pA | uA

Details

可计算开关损耗的集电极电流。

依赖关系

要使用该参数，请选择*启用热端口*复选框。

计量单位	`A` \| `MA` \| `kA` \| `mA` \| `nA` \| `pA` \| `uA`
默认值	`[0.0, 10.0, 50.0, 100.0, 200.0, 400.0, 600.0] A`
程序使用名称	`I_c_losses_vector`
可计算	是

# 接通开关损耗，Eon=fcn（Tj,Ic） — 开关能量损失矩阵
Btu_IT | J | MJ | MWh | Wh | eV | kJ | kWh | mJ | mWh

Details

器件的开机能量损耗，定义为温度和最终开机电流的函数。

依赖关系

要使用该参数，请选择*启用热端口*复选框。

计量单位	`Btu_IT` \| `J` \| `MJ` \| `MWh` \| `Wh` \| `eV` \| `kJ` \| `kWh` \| `mJ` \| `mWh`
默认值	`[0.0 0.2 1.0 2.0 4.0 8.0 15.0; 0.0 0.3 1.3 2.5 5.0 11.0 18.0].*1e-3 J`
程序使用名称	`E_turn_on_losses_matrix`
可计算	是

# 关断开关损耗，Eoff=fcn(Tj,Ic) — 关机能量损失矩阵
Btu_IT | J | MJ | MWh | Wh | eV | kJ | kWh | mJ | mWh

Details

设备关机时的能量损耗，定义为温度和最终接通电流的函数。

依赖关系

要使用该参数，请选择*启用热端口*复选框。

计量单位	`Btu_IT` \| `J` \| `MJ` \| `MWh` \| `Wh` \| `eV` \| `kJ` \| `kWh` \| `mJ` \| `mWh`
默认值	`[0.0 0.3 1.5 3.0 6.0 15.0 25.0; 0.0 0.7 3.3 6.5 13.0 25.0 35.0].*1e-3 J`
程序使用名称	`E_turn_off_losses_matrix`
可计算	是

动力学

# 开启延迟 — 启动延迟
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

设备开始启动前的时间。

计量单位	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
默认值	`0.07 us`
程序使用名称	`t_D_on`
可计算	是

# 电流上升时间 — 电流上升时间
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

主动负载控制时电流上升所需的时间。

计量单位	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
默认值	`0.7 us`
程序使用名称	`t_R`
可计算	是

# 关闭延迟 — 开关延迟
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

设备开始关闭前的时间。

计量单位	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
默认值	`0.2 us`
程序使用名称	`t_D_off`
可计算	是

# 电流下降时间 — 当前秋季时间
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

主动负载控制期间电流下降所需的时间。

计量单位	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
默认值	`0.5 us`
程序使用名称	`t_F`
可计算	是

# 上升和下降时间的离态电压 — 上升和下降时间的闭合状态电压
V | MV | kV | mV

Details

用于设置上升和下降时间的集电极-发射极闭合状态电压。

依赖关系

要使用该参数，请清除*启用热端口*复选框。

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`300.0 V`
程序使用名称	`V_measurement`
可计算	是

# 用于定时和损耗数据的关态电压 — 上升和下降时间的闭合状态电压
V | MV | kV | mV

Details

指定上升时间、下降时间和损耗数据时使用的集电极-发射极闭合电压。

依赖关系

要使用该参数，请选择*启用热端口*复选框。

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`300.0 V`
程序使用名称	`V_measurement_T`
可计算	是

热端口

# 启用热端口 — 开启加热口

Details

要启用热效应建模，请选中该选项的复选框。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`has_thermal_port`
可计算	无

# 热网 — 选择内部热模型
指定结点和外壳热参数 | 考尔模型 | 用福斯特系数参数化的考尔模型 | 外部

Details

选择内部热模型：

指定结点和外壳热参数
考尔模型
用福斯特系数参数化的考尔模型"；
外部`.

值	`Specify junction and case thermal parameters` \| `Cauer model` \| `Cauer model parameterized with Foster coefficients` \| `External`
默认值	`Specify junction and case thermal parameters`
程序使用名称	`thermal_network_parameterization`
可计算	无

# 结壳和壳体-环境（或壳体-散热器）热阻，[R_JC R_CA] — 热阻向量
K/W

Details

矢量包含两个热阻值。第一个值 `R_JC 是结点与机箱之间的热阻。第二个值 R_CA 是 H 端口与设备外壳之间的热阻。

依赖关系

要使用此参数，请将*热网络*参数设置为 "指定结点和机箱热参数"。

计量单位	`K/W`
默认值	`[0.0, 10.0] K/W`
程序使用名称	`thermal_resistance_vector`
可计算	是

# 热阻，[R1 R2 ... Rn] — 考尔模型的热阻矢量
K/W

Details

热网络中考尔元件所代表的热阻向量值。所有这些值都必须大于零。

依赖关系

要使用此参数，请将*热网络*参数设置为 "考尔模型"。

计量单位	`K/W`
默认值	`[1.0, 3.0, 10.0] K/W`
程序使用名称	`thermal_resistance_cauer_vector`
可计算	是

# 热阻，[R1 R2 ... Rn］ — 福斯特模型的热阻矢量
K/W

Details

热网中福斯特模型系数所代表的热阻值矢量。所有这些值都必须大于零。

依赖关系

要使用此参数，请将*热网*参数设置为 "用福斯特系数参数化的考尔模型"。

计量单位	`K/W`
默认值	`[4.0, 6.0] K/W`
程序使用名称	`thermal_resistance_foster_vector`
可计算	是

# 热质量参数化 — 热容量参数化
热时间常数 | 按热质计算

Details

选择指定热容量的方法：

热时间常数"- 根据热时间常数设置热容量参数。默认使用该值。
按热量质量"- 以热容量值为参数。

依赖关系

要使用此参数，请将*热网络*参数设置为 "指定接合点和外壳热参数"、"考尔模型 "或 "用福斯特系数参数化的考尔模型"。

值	`By thermal time constants` \| `By thermal mass`
默认值	`By thermal time constants`
程序使用名称	`thermal_mass_parameterization`
可计算	无

# 结点和壳体热质量，[M_J M_C] — 考赫特模型的热容值矢量
J/K | kJ/K

Details

矢量 [M_J M_C] 包含两个热容量值。第一个值 M_J 是过渡层的热容量。第二个值 M_C 是外壳的热容量。

依赖关系

要使用此参数，请将*热网络*参数设置为 "指定连接点和壳体热参数"，并将*热质量参数化*参数设置为 "按热质量"。

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`[0.0, 1.0] J/K`
程序使用名称	`thermal_mass_vector`
可计算	是

# 热质量，[M1 M2 ... Mn] — 考尔模型的热容值矢量
J/K | kJ/K

Details

热容量值矢量，其中是热网中考尔模型系数的个数。所有这些值都必须大于零。

依赖关系

要使用该参数，请将*热网*参数设置为 "考尔模型"，*热质参数化*参数设置为 "按热质"。

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`[0.1, 0.3, 1.0] J/K`
程序使用名称	`thermal_mass_cauer_vector`
可计算	是

# 热质量，[M1 M2 ... Mn] — 福斯特模型的热容量矢量
J/K | kJ/K

Details

热容量值矢量，其中是热网中 Foster 元素的数量。所有这些值都必须大于零。

依赖关系

要使用此参数，请将*热网*参数设置为 "用福斯特系数参数化的考尔模型"，*热质参数化*参数设置为 "按热质"。

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`[1.5, 3.0] J/K`
程序使用名称	`thermal_mass_foster_vector`
可计算	是

# 结点和外壳热时间常数，[t_J t_C] — 热时间常数矢量
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

由两个热时间常数值组成的矢量`[t_J t_C]。第一个值 `t_J 是过渡的热时间常数。第二个值 t_C 是物体的热时间常数。

依赖关系

要使用此参数，请将*热网络*参数设置为 "指定结点和壳体热参数"，并将*热质量参数化*参数设置为 "通过热时间常数"。

计量单位	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
默认值	`[0.0, 10.0] s`
程序使用名称	`thermal_time_constant_vector`
可计算	是

# 热时间常数，[t1 t2 ... tn] — 考尔模型的热时间常数矢量
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

热时间常数的矢量，其中是热网络中考尔元素的数量。所有这些值都必须大于零。

热容量值的计算公式为，其中、和分别为 -th 考尔元件的热容量、热时间常数和热阻。

依赖关系

要使用该参数，请将*热网络*参数设置为 "考尔模型"，*热质量参数化*参数设置为 "通过热时间常数"。

计量单位	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
默认值	`[1.0, 3.0, 10.0] s`
程序使用名称	`thermal_time_constant_cauer_vector`
可计算	是

# 热时间常数，[t1 t2 ... tn］ — 福斯特模型的热时间常数矢量
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

热时间常数的矢量，其中是热网络中福斯特模型系数的数量。所有这些值都必须大于零。

热容量值的计算公式为，其中、和分别为 -th Cauer 单元的热容量、热时间常数和热阻。

依赖关系

要使用该参数，请将*热网络*参数设置为 "用福斯特系数参数化的考尔模型"，并将*热质量参数化*参数设置为 "通过热时间常数"。

计量单位	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
默认值	`[6.0, 18.0] s`
程序使用名称	`thermal_time_constant_foster_vector`
可计算	是

Details

由两个温度值组成的向量 [T_J T_C]。第一个值 T_J 是初始过渡温度。第二个值 T_C 是初始情况温度。

依赖关系

要使用该参数，请将*热网络*参数设置为 "指定结点和外壳热参数"。

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[25.0, 25.0] degC`
程序使用名称	`T_thermal_mass_vector_start`
可计算	是

Details

温度值向量。相当于模型中每个热容量的温度差。

依赖关系

要使用此参数，请将*热网*参数设置为 "考尔模型"。

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[25.0, 25.0, 25.0] degC`
程序使用名称	`T_thermal_mass_cauer_vector_start`
可计算	是

Details

福斯特模型各元素绝对温度值的向量。

依赖关系

要使用该参数，请将*热网*参数设置为 "用福斯特系数参数化的考尔模型"。

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[25.0, 25.0] degC`
程序使用名称	`T_thermal_mass_foster_vector_start`
可计算	是