Wpływ złożoności biblioteki termicznej tranzystora IGBT w programie PLECS na dokładność wyznaczania temperatury jego wnętrza

• Autorzy: Górecki Piotr , Bielecka Agata , Wojciechowski Daniel

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.02.04

Warianty tytułu

EN

Influence of IGBT thermal library complexity in PLECS on the accuracy of its junction temperature computations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wpływ złożoności biblioteki termicznej tranzystora IGBT w programie PLECS na dokładność wyznaczania temperatury jego wnętrza. Przedstawiono sposób modelowania tranzystora IGBT w programie PLECS, a także sprawdzono jak należy opisywać jago właściwości statyczne by uzyskać dobrą dokładność obliczania temperatury wnętrza tego tranzystora. Wykonano obliczenia i określono wartości błędu względnego wyznaczania przyrostu temperatury wnętrza dla różnych sposobów odwzorowania jego charakterystyki wyjściowej.

EN

In the paper, an influence of complexity of a thermal library of IGBT in PLECS on the accuracy of computing its junction temperature is presented. The modeling method of IGBT in PLECS is presented, and it is also showed how to describe the static properties of the IGBT to obtain good accuracy of computing junction temperature of the transistor. Appropriate analyzes were carried out in PLECS and the relative error values of determining the IGBT junction temperature increase are determined for various manners of mapping its output characteristics.

Słowa kluczowe

PL

IGBT; PLECS; analiza elektrotermiczna; przekształtnik DC-DC; temperatura wnętrza; zjawisko cieplne

EN

IGBT; PLECS; electrothermal simulation; DC-DC converter; junction temperature; thermal phenomena

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 2
• Strony: 16--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Górecki Piotr

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Elektroniki Morskiej, ul. Morska 85, 81-225 Gdynia

autor

Bielecka Agata

• Katedra Automatyki Okrętowej, Uniwersytet Morski w Gdyni

autor

Wojciechowski Daniel

• Katedra Elektrotechniki, Systemów Sterowania i Informatyki, Politechnika Gdańska, Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

Bibliografia

• [1] Storti-Gajani G., Brambilla A., Premoli A., Electrothermal dynamics of circuits: Analysis and simulations, IEEE Trans. on Cir. and Syst. I-Fundamental Theory and App., 48 (2001), n. 8, 997-1005
• [2] Bryant A., Parker-Allotey N.A., Hamilton D., Swan I., Mawby P., Ueta T., Nishijima T., Hamada K., A Fast Loss and Temperature Simulation Method for Power Converters, Part I: Electrothermal Modeling and Validation, IEEE Trans. on Power Electr., 27 (2012), n. 1, 248-257
• [3] Azer P., Rodriguez R., Guo J., Gareau J., Bauman J., Ge H., Bilgin B., Emadi A. Time-Efficient Integrated Electrothermal Model for a 60-kW Three-Phase Bidirectional Synchronous DCDC Converter, IEEE Trans. on Industry App., 56 (2020), n. 1, 654-668
• [4] Detka K., Górecki K., Zarębski J., Modeling Single Inductor DCDC Converters With Thermal Phenomena in the Inductor Taken Into Account, IEEE Trans. on Power Electron., 32 (2017), n. 9, 7025-7033
• [5] Górecki P., Górecki K., Influence of Thermal Phenomena on dc Characteristics of the IGBT, Int. Jour. of Electr. and Telecom., 64 (2018), n. 1, 71-76
• [6] Górecki K., Zarębski J., Górecki P., Ptak P., Compact Thermal Models of Semiconductor Devices - a Review, Int. Jour. of Electr. and Telecom., 65 (2019), n. 2, 151-158
• [7] Górecki P., Górecki K., Kisiel R., Myśliwiec M., Thermal Parameters of Monocrystalline GaN Schottky Diodes, IEEE Trans. on Electron Dev., 66 (2019), n. 5, 2132-2138
• [8] Castellazzi A., Gerstenmaier Y.C., Wachutka G.K.M., Reliability analysis and modeling of power MOSFETs in the 42-VPowerNet, IEEE Trans. on Power Electr., 21 (2006), n. 3, 603- 612
• [9] Rashid M.H., Spice for Power Electronics and Electric Power, CRC press, 2006.
• [10] Wilamowski B.M., Jaeger R.C., Computerized Circuit Analysis Using SPICE Programs, NewYork (NY), USA: McGraw Hill, 1997.
• [11] Mohan N., Robbins W.P., Undeland T.M., Nilssen R., Mo O., Simulation of Power Electronic and Motion Control Systems – An Overview, Proc. of the IEEE, 82 (1994), 1287-1302
• [12] Vladirmirescu A., Shaping the History of SPICE, IEEE Solid- State Circuits Magazine, 3 (2011), n. 2, 36-39
• [13] PLECS. The simulation platform for power electronic systems, PLEXIM, 2019
• [14] Liu Y.S., Mantooth H.A., Balda J.C., Farnell C., A Variable Inductor Based LCL Filter for Large-Scale Microgrid Application, IEEE Trans. on Power Electronics, 33 (2018), n. 9, 7338-7348
• [15] Górecki P., Wojciechowski D., Accurate computation of IGBT junction temperature in PLECS, IEEE Trans. on Electron Dev., 67 (2020), n. 7, 2865-2871,
• [16] Górecki K., Zarębski J., The Method of a Fast Electrothermal Transient Analysis of Single-Inductance DC-DC Converters, IEEE Trans. on Power Electr., 28 (2012), n. 9, 4005-4022
• [17] Baliga B.J., Adler M.S., Love R.P., Gray P.V., Zommer N.D., The insulated gate transistor - A new 3- terminal MOScontrolled bipolar power device, IEEE Trans. Electron Devices, 31 (1984), n. 6, 821–828
• [18] Iwamuro N., Laska T., IGBT History, State-of-the-Art, and Future Prospects, IEEE Trans. on Electron Devices, 64 (2017), n. 3, 741-752
• [19] Górecki P., Application of the averaged model of the diodetransistor switch for modelling characteristics of a boost converter with an IGBT, Int. Jour. of Electr. and Telecom., 66 (2020), n. 3, pp. 555-560.
• [20] Janicki M., Sarkany Z., Napieralski A., Impact of nonlinearities on electronic device transient thermal responses, Microelectronics Journal, 45(2014), 1721-1725
• [21] Górecki K., Górecki P., Nonlinear compact thermal model of the IGBT dedicated to SPICE, IEEE Trans. on Power Electr., 37(2020), n. 12, 13420-13428

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).