一种有限差分IGBT／FWD模型研究
IGBT模块的损耗
一个桥臂单元
一个模块
梁知宏 IFCN AIM 2007.09
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对于含整流桥的PIM，Rthch的换算可以按Rthjc之间的比例来算。
IGBT模块的温度
当损耗以周期性脉冲形式（方波/正弦 半波）存在时，模块表现出热容性，
模块规格书里给出了IGBT饱和电压的 特征值：VCE,Sat，及测试条件。
英飞凌的IGBT模块规格书里给出了两 个测试条件下的饱和电压特征值：
1）Tj=25°C；2）Tj=125°C。电流均为 IC,NOM（模块的标称电流），VGE=+15V
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IGBT模块的损耗-IGBT开关损耗
IGBT开通瞬间 IGBT关断瞬间
IGBT之所以存在开关能耗，是因为在开通和关断 的瞬间，电流和电压有重叠期。
在Vce与测试条件接近的情况，Eon和Eoff可近似 地看作与Ic和Vce成正比：
Eon = EON × Ic/IC,NOM × Vce/测试条件 Eoff = EOFF × Ic/IC,NOM × Vce/测试条件
1）Tj=25°C；2）Tj=125°C。电流均为IC,NOM（模 块的标称电流）。
IGBT模块的损耗-FWD导通损耗
FWD的Vf-If特性曲线
Rd U0
Vf和If的关系可以用左图的近似线性法来表示： Vf = U0 + Rd × If
FWD的导通损耗：
Pf = d * Vf × If，其中d 为FWD的导通占空比
fdtd有限时域差分在光电中的应用
fdtd有限时域差分在光电中的应用FDTD（有限时域差分）是一种计算电磁波传播和相互作用的数值方法，广泛应用于光电领域。
它通过将时间和空间分割为离散单元，利用数值迭代来模拟电磁波在介质中的传播和相互作用，能够从微观的角度来研究光电现象，为理论和实验研究提供重要支持。
FDTD在光电中的应用非常广泛，可以涵盖许多研究领域。
下面将详细介绍FDTD在光电中的几个典型应用。
首先是FDTD在光传输和光波导中的应用。
光传输是指光在介质中传播的过程，而光波导是一种能够通过总反射将光束限制在特定区域内传输的波导结构。
FDTD可以用来模拟光在各种类型波导中的传播过程，研究它们的传输特性，比如模式的传播损耗、模式耦合等。
利用FDTD，可以优化光波导的设计，提高光传输的效率。
其次是FDTD在光电器件设计中的应用。
光电器件是将光与电相互转换的设备，包括太阳能电池、光纤通信器件等。
通过FDTD，可以对光电器件的结构进行仿真优化，预测其性能，并提供对实验的指导。
例如，FDTD可以用来设计太阳能电池的纳米结构，提高其吸收效率和光电转换效率；还可以模拟光纤中的光耦合、衍射、色散等效应，优化光通信器件的传输性能。
第三是FDTD在光学成像中的应用。
FDTD可以用来研究光在介质中的散射、吸收、折射等过程，模拟光在不同材料中的传播行为，从而对光学成像的原理和性能进行分析。
FDTD在计算机辅助医学成像、光学显微成像等领域的研究中有着广泛应用。
例如，可以利用FDTD模拟光在人体组织中的散射和吸收过程，研究光学成像技术在肿瘤检测和诊断中的应用。
此外，FDTD还可以应用于光电材料和光子晶体的研究。
光电材料是一种能够将光子能量转换为电子能量的材料，广泛应用于光伏发电、光传感等领域。
利用FDTD，可以模拟光在光电材料中的光吸收、载流子的产生和传输等过程，为光电材料的性能优化提供理论指导。
光子晶体则是一种具有周期性介质结构的材料，能够调控光的传播和能带结构。
时域有限差分法介绍
时域有限差分法介绍
时域有限差分法（Finite Difference Time Domain, FDTD）是
一种数值求解电磁波在时域中传播的方法。
它通过将空间和时间连续
性方程离散化，将偏微分方程转化为差分方程，并使用差分法来近似
求解波动方程。
时域有限差分法可以用于研究不同频率和波长的电磁波在各向同性、各向异性以及具有非线性、色散等特性的介质中的传播和相互作用。
它广泛应用于光学和电磁学领域中，可用于模拟光纤、微波器件、天线、光子晶体、超材料等的性能。
该方法的基本思想是将空间划分为离散的单元，称为网格，其中
包含了电场、磁场、电流和电荷等物理量。
通过对空间坐标和时间进
行离散化，可以将连续的偏微分方程转化为差分方程。
具体地，通过
泰勒展开将时域和空域的导数转化为有限差分的形式。
在时域有限差分法中，电场和磁场被分别定义在正方形的网格节
点上。
通过应用麦克斯韦方程组的差分形式，可以得到给定时间步长
的下一个时间步的电场和磁场值。
这些值可以根据初始条件和边界条
件进行更新。
时域有限差分法具有较好的稳定性和精度，可以模拟各种复杂的
电磁现象。
然而，它在处理边界条件和非均匀介质等问题时存在一些
困难。
因此，研究者们提出了各种改进的时域有限差分法，以提高其
适用性和效率。
IGBT仿真设计(毕业论文)---精品管理资料
本科毕业论文(设计）题目：IGBT的仿真设计学院：理学院专业: 电子科学与技术班级: 2007级1班学号: 070712110075 学生姓名：孙阔指导教师：傅兴华2011年6月1日贵州大学本科毕业论文(设计)诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文(设计）,是在导师的指导下独立进行研究所完成。
毕业论文(设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处.特此声明。
论文（设计）作者签名：日期：目录摘要.............................................................................................................................. I II 第一章绪论 (1)1。
1功率半导体器件的发展［1] (1)1.2 IGBT的诞生和发展 (2)1.3 IGBT的应用 (2)第二章IGBT的结构、工作特性和主要参数 (3)2.1 IGBT的结构 (3)2。
2工作原理 (4)2.3 IGBT的特性 (5)2。
3。
1 IGBT的静态特性 (5)2.3。
2 IGBT动态特性 (7)2.4 IGBT的设计理论 (8)2。
4.1 IGBT的结构设计理论 (8)2。
4.2 IGBT的闩锁效应 (9)2.4.3 器件设计的主要性能影响因素 (9)第三章IGBT的设计 (12)3。
1外延层的计算 (12)3。
1。
1 IGBT的击穿机理 (12)3。
2 栅氧化层的计算 (14)3.3 P阱的设计 (14)3。
4阴极N阱（NSD）的设计 (15)3。
5饱和电流的计算[6］ (15)第四章IGBT的工艺仿真 (16)4。
1工艺参数 (16)4.2 使用Athena软件设计工艺流程 (16)4。
2。
1 定义网格 (16)4。
2.2 外延缓冲层 (17)4。
2.3 外延N—外延层 (18)4。
电磁波时域有限差分方法
电磁波时域有限差分方法电磁波时域有限差分方法是一种在计算电磁波传播过程中广泛使用的数值模拟方法。
它通过将电磁场的时域偏导数转化为差分形式进行离散计算，从而得到电磁场的时域响应。
这种方法在电磁波仿真、电磁辐射、雷达散射以及通信系统设计等领域具有重要的应用价值。
时域有限差分方法的理论基础是电磁波的麦克斯韦方程组。
通过将麦克斯韦方程组进行离散化，将时域偏导数转化为差分形式，并使用合适的差分格式来近似电场和磁场的时域分布。
通过迭代计算离散化后的麦克斯韦方程组，可以得到电磁场在时域上的演化过程。
具体来说，时域有限差分方法的基本步骤如下：1. 网格划分：首先对仿真区域进行网格划分，将空间离散为有限的小单元。
典型的网格划分包括一维、二维和三维的情况。
2. 差分格式选择：根据实际问题选择合适的差分格式，如中心差分格式、向前差分格式或向后差分格式等。
差分格式的选择会直接影响计算结果的准确性和稳定性。
3. 时间步长确定：为了保证计算结果的稳定性，需要根据空间离散步长和电磁波传播速度来确定合适的时间步长。
时间步长的选择需要满足稳定性条件。
4. 初始条件和边界条件设定：在仿真开始前，需要设定初始条件和边界条件。
初始条件指定电磁场在仿真区域内的初始分布，而边界条件则决定了电磁场与仿真区域边界的相互作用关系。
5. 迭代求解：通过迭代计算离散化的麦克斯韦方程组，可以得到电场和磁场在时域上的演化过程。
每一次迭代都涉及更新电场和磁场的数值。
时域有限差分方法相比其他电磁波计算方法具有一定的优势。
首先，它能够模拟电磁场的时域响应，对于短脉冲信号或非稳态过程的仿真非常有用。
其次，它在空域和频域上的计算误差相对较小，并且可以处理各种不规则形状的仿真区域。
此外，时域有限差分方法还可以结合其他方法，如有限元方法和边界元方法，进行更精确的仿真计算。
虽然时域有限差分方法在电磁波仿真中取得了显著的成果，但它也存在一些局限性。
首先，它的计算速度相对较慢，特别是在三维仿真中。
微带天线时域有限差分法分析
图 １天 线 输 入 阻 抗 随 馈 电 位 置 的变 化
（ ３ ） 易于集成 ，节省空间，降低成本
其存在的缺点主要有： （ １ ） 微带天线是 窄带器件，难于做到 宽频 带，难 于实
２ 微带印制天线的Ｆ Ｄ Ｔ Ｄ 建模
时域有 限差分 法尤其 适合计算 天线及 其他结 构 的宽
现 宽频带 跳频通信 。通 过增大介 质基板 的厚 度或者 是采 用 高介 电常数 的介质基板可适 当增宽天线 的带宽 。
较低 ，而且最大增益实 际上受限制 （ 约为２ ０ ｄ Ｂ ）。 （ ４ ） 介质基板 的厚度和材 质难于做到均匀分布 ，因此 相 同材料 制作 的微带天线 的性 能可能会有 较大 的性能差 距，因此微 带天线 的组 阵较为 困难 。 （ ５ ） 天线 的馈线 与辐 射体 之间存在距离 ，可能存在表
面波 。
变天线 的尺寸对 天线 性能 的影 响是 显而易见 的 ，所 以天
线 的小型化 技术式 当今天线 设计 的一个难 点 。微 带天线
１ ． ２ 微 带天线馈 电基本方式 总体而 言，微带天线有三种馈 电方式［ ｚ ］ ：（ １ ） 同轴馈
的 出现是小 型化技术 发展 的载体达 到共形等 特点 。通 过对微 带天线 的结 构进 行改造 ，可 以改变天线 的工作 电流分布 ，进而 改变
电流 的 关 系 如 下所 示 …：
天 线 的尺 寸 。本 文在 分 析 时 假 定天 线 长 为７ ０ ｍ ｍ ，宽 为
１ ０ ｍ ｍ ，印制在 介 电常数 为２ ． １ 厚为 １ Ｏ ｍ ｍ 的介 质板 上 。两 个矩 形槽 的作用 是在 原来天 线 的结 构上 ，额外 增加 了一 个Ｌ Ｃ 谐振 电路 结构 ，因此 ，天线工 作 出现 了两个 谐振 频 率 ， 当谐振 频 点接近 或无缝 连接 时 ，天线的带 宽就被 展 宽 了 。文 中 的天线采 用 同轴 馈 电方 式 ，馈 电点 位于 丽个 开槽 的中间 。金属 贴片 中心至两 个开槽的距离 为Ｐ 。改变 开槽 的长度 、宽度及ｐ 可 以改变天线的谐振频率，进而改 变 天线 的带宽。
fdtd计算偶极子的耦合模式
FDTD（有限差分时域）方法是一种广泛应用于计算电磁场问题的数值求解方法。
在电磁场问题中，偶极子的耦合模式是一个重要的研究课题。
偶极子的耦合模式可以应用于天线设计、射频电路设计、电磁遥感等领域。
本文将介绍如何使用FDTD方法来计算偶极子的耦合模式。
1. 研究背景在电磁场问题中，偶极子是一种常见的辐射源。
偶极子的耦合模式是指多个偶极子之间相互作用后形成的新的辐射模式。
研究偶极子的耦合模式可以帮助我们更好地理解多天线系统的工作原理，优化天线布局，提高天线阵列的性能。
对偶极子的耦合模式进行准确计算和分析具有重要的理论和实际意义。
2. FDTD方法简介FDTD方法是一种时域求解电磁场问题的数值计算方法，它通过对Maxwell方程组进行差分离散，利用时域电场和磁场的离散方程进行交替迭代，最终得到电磁场在空间中的分布。
FDTD方法结合了时域和空域的离散，并且具有较好的数值稳定性和收敛性，因此被广泛应用于天线设计、电磁散射、射频电路设计等领域。
3. 计算偶极子的耦合模式对于具有多个偶极子的系统，我们可以利用FDTD方法来计算偶极子之间的耦合模式。
我们需要对偶极子进行建模，考虑偶极子的结构、周围介质、激励方式等因素。
我们可以利用FDTD方法对多个偶极子进行串联或并联的方式进行求解，得到偶极子之间的耦合模式。
在计算过程中，需要考虑偶极子之间的相对位置、偶极子的激励幅度和相位等因素。
4. 分析结果和应用通过对偶极子的耦合模式进行FDTD计算，我们可以得到偶极子之间的相互辐射模式、辐射功率耦合系数、相互阻抗等重要参数。
这些参数对于多天线系统的设计和优化具有重要的指导意义。
在天线阵列设计中，我们可以根据偶极子的耦合模式来优化天线的布局，提高整个天线阵列的辐射效率和波束特性。
在射频电路设计中，我们可以根据偶极子的耦合模式来优化天线和射频电路的匹配，提高系统的整体性能。
5. 总结通过FDI方法计算偶极子的耦合模式，可以帮助我们更好地理解和优化多偶极子系统的性能。
时域有限差分法的基本原理及仿真
时域有限差分法的基本原理及仿真时域有限差分法（FDTD算法）是一种用于求解时域电磁场分布的数值方法，广泛应用于电磁场仿真与分析。
FDTD算法的基本原理是通过将时域Maxwell方程进行离散化，将空间和时间划分为网格单元，然后在这些离散的网格点上进行差分计算，从而得到电磁场在全空间的时间演化过程。
FDTD算法的原理可以总结为以下几个步骤：1. 空间离散化：将求解区域分割为网格点，并对每个网格点进行编号。
一般使用的是Cartesian坐标系，其中在每个网格点上会有电场和磁场的分量。
2. 时间离散化：将时间轴分割为等间隔的时间步长，并通过时间步长来描述电磁场在时间上的变化。
时间步长需要满足Courant-Friedrichs-Lewy（CFL）条件，以保证算法的稳定性。
3. 更新电场：根据Faraday定律，通过差分法更新电场在每个网格点上的数值。
根据电场的分量及其对应的电场方程，可以得到电场在每个网格点上新的数值。
4. 更新磁场：根据Ampere定律，通过差分法更新磁场在每个网格点上的数值。
根据磁场的分量及其对应的磁场方程，可以得到磁场在每个网格点上新的数值。
5.添加源与边界条件：在仿真区域内添加合适的源，以模拟电磁波的激励，同时设置合适的边界条件来保证电磁波在边界处的反射或吸收。
6.迭代求解：通过反复迭代执行步骤3和步骤4，以实现电磁场在全空间的时间演化过程。
每次迭代，电磁场都会根据已知的电磁场状态进行更新，直到达到设定终止条件。
FDTD算法的仿真过程可以描述如下：1.初始化电场和磁场：根据初始条件，设置仿真区域内电场和磁场的初值。
2.迭代求解电场和磁场：在每个时间步长内，按照步骤3和步骤4的方法更新电场和磁场的数值。
3.添加源与边界条件：在每个时间步长内，根据场源和边界条件的设置，更新仿真区域内的电磁场状态。
4.重复执行步骤2和步骤3，直到达到设定的仿真时间或满足终止条件。
FDTD算法具有广泛的应用领域，在电磁场仿真、天线设计、光学器件设计以及雷达散射等领域都有重要的应用。
时域有限差分法介绍
时域有限差分法（FDTD）是求解电磁波传输问题的一种数值模拟方法。
它是一种在时域内对波动方程进行差分逼近的方法，通过迭代求解离散化后的波动方程，可以得到
电磁波在空间和时间上的分布情况，进而预测电磁波传输的行为。
时域有限差分法主要包括以下几个步骤：
1. 空间离散化：将待求解区域划分为若干个小网格，然后在每个网格内选择一个计算点，利用有限差分法对该点的电场、磁场进行离散化处理，建立电场和磁场的离散计
算模型。
2. 时间推进：时间也进行离散化，将求解时间区间等分成若干个小时间步长，然后依
次求解每个时间步长中（t+Δt）时刻的电场、磁场分布情况。
3. 边界条件处理：根据物理边界条件，对离散化后的电场、磁场进行边界条件处理，
使其在边界处满足边界条件。
4. 迭代求解：在时间和空间上依次迭代求解电场、磁场的分布情况，直到满足设定的
收敛条件或达到一定的迭代次数为止。
时域有限差分法是求解电磁波传输问题的常用方法，它具有以下几个优点：
1. 可以模拟任意形状的物体和复杂的介质结构，适用于不规则和非线性介质。
2. 空间和时间离散化均匀，计算精度高，能够得到电磁波在空间和时间上的分布情况，提供更加详细的仿真结果。
3. 算法简单，易于实现和计算，适用于大规模计算和高性能计算。
4. 可以模拟各种类型的电磁波，如光、微波、射频信号等，广泛应用于光学、无线通信、雷达、医学影像等领域。
总的来说，时域有限差分法是一种有效的求解电磁波传输问题的数值模拟方法，具有
广泛的应用前景。
计算电磁学中的时域有限差分法的数值特性分析及应用
计算电磁学中的时域有限差分法的数值特性分析及应用摘要时域有限差分法(Finite Difference Time Domain，FDTD)是解决电磁问题非常有效的一种数值方法。
本文先介绍了FDTD的基本原理，分析了FDTD解的稳定性和数值色散分析，然后用FDTD求解电磁散射问题，吸收边界条件的设置起着关键性作用。
通过时间和空间上的递推算法对FDTD中的两种吸收边界条件：Mur吸收边界条件和完全匹配层（PML）的吸收效果进行了比较和分析。
同时，引入参数对PML 的差分方程进行了优化，避免了将电磁场分裂为两个分量进行计算，进而降低了计算内存开销。
实验结果证明PML具有更优越的吸收性能。
关键词：计算电磁学；时域有限差分法（FDTD）；吸收边界条件1.绪论1.1 电磁场数值计算方法概述自1873年麦克斯韦建立电磁场基本方程以来，电磁理论和应用的发展已经有一百多年的历史，Maxwell方程组的提出对于科学技术的发展具有重要的推动作用。
解析法、近似法、数值法共同构成求解Maxwell方程组的主要手段[1]。
在现代电磁场工程中，由于问题的复杂性，要求得到封闭形式的解已不可能，就是半解析的近似方法也只能在个别问题中得到有限的应用，能够较广泛发挥作用的，只有各种数值方法。
随着计算机技术的发展，诞生了一门解决复杂电磁理论和工程问题的应用科学——计算电磁学[2,3]。
最近几十年，各具优势和特色的新颖算法层出不穷相继提出。
在经历了理论和实践两方面检验的基础上，一些有生命力的数值计算方法取得长足进步，应用范围不断拓展。
关于电磁场数值计算方法如图1所示：图1 电磁场数值计算方法分类1.2 FDTD研究背景FDTD是电磁场数值计算中一种有效的方法。
在1966年K.S.Yee发表的著名论文“Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell’s equation in isotropic Media”中，用后来被称为Yee氏网格的空间离散方式，把带有时间变量Maxwell方程转化为差分方程，诞生了后来被称作FDTD的一种新的电磁场数值解法[4]。
考虑寄生振荡的IGBT分段暂态模型对电磁干扰预测的影响分析
容的等效模型简单描述了 IGBT 的非线性开关过 程，但模型的误差还需要进一步分析。
对于电力电子换流器的 EMI 问题，通常会在换 流器的输入端插入 EMI 滤波器来抑制传导干扰，以 及通过屏蔽来减少辐射干扰水平[11-14]。在换流器开 发结束后，加入滤波器或屏蔽等电磁干扰抑制装置， 通过电磁兼容测试，判断该换流器是否满足电磁兼 容标准[15]。如果测试结果不满足要求，需要对换流器 的电磁干扰抑制措施做进一步的改善并重新测试， 导致换流器开发周期的延长。因此，在电力电子换流 器的设计开发阶段，建立有效的电磁干扰模型来预 测换流器系统的电磁干扰水平是很有必要的[16-17]。
Huang Huazhen1 Tong Han1 Wang Ningyan2 Lu Tiebing1 （1. State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources
North China Electric Power University Beijing 102206 China 2. Fujian Electrical Power Research Institute Fuzhou 350003 China）
本文首先按照不同的时间阶段对 IGBT 的开关 暂态波形进行建模分析，考虑了寄生参数和器件电 容变化对开关特性的影响，并分别计算了不同阶段 的 di/dt 和 du/dt。为了有效地反映寄生振荡现象对 EMI 特性的影响，模型中合理地考虑了 IGBT 的开 通振荡过程。最后搭建了二极管钳位感性负载测试 平台，通过实验验证了电压电流分段模型可有效用 于 IGBT 开关过程的电磁干扰特性预测，并分析了 寄生振荡和 Cgc 对频谱特性的影响。
基于时域有限差分方法的等离子体鞘套与电磁波相互作用的研究
基于时域有限差分方法的等离子体鞘套与电磁波相互作用的研究基于时域有限差分方法的等离子体鞘套与电磁波相互作用的研究引言：近年来，随着电磁波应用的广泛开展，对于电磁波与物质相互作用的研究显得尤为重要。
等离子体鞘套是一种能够与电磁波相互作用的复杂系统，对于其特性的深入了解对于相关领域的发展具有重要意义。
本文将通过时域有限差分方法（FDTD）对等离子体鞘套与电磁波相互作用进行研究，探讨其对电磁波的散射、吸收、传播等基本特性。
一、等离子体鞘套的概念与性质等离子体鞘套是一种由等离子体形成的包围物体的层，它能够对入射的电磁波进行控制，并同时具有散射、吸收和传播等特性。
等离子体鞘套可以通过激励外部的电场或电磁波来形成，其等离子体成分可以包括电子、离子和中性分子等。
等离子体鞘套的特性主要由等离子体的反应以及其自身的空间分布决定。
二、时域有限差分方法的原理与应用时域有限差分方法是一种常用于求解电磁波与物质相互作用问题的数值方法。
其基本思路是将求解区域离散化成格点，并通过差分方程在时间和空间上逐点迭代求解电场和磁场的数值近似解。
时域有限差分方法的步骤如下：1. 将求解区域离散化为均匀网格，并确定时间和空间的差分步长；2. 根据麦克斯韦方程组和介质的电磁特性，建立电场和磁场的差分方程；3. 通过更新方程逐步迭代求解电场和磁场的数值近似解；4. 根据差分方程的边界条件和初值条件，确定问题的边界与初值条件；5. 通过重复迭代求解，得到电场和磁场在时域上的演化过程。
时域有限差分方法由于其数值求解的高效性和适用性，被广泛应用于电磁波的传播、散射、吸收等问题的研究中。
三、等离子体鞘套与电磁波相互作用的模拟研究在本研究中，我们将利用时域有限差分方法对等离子体鞘套与电磁波相互作用进行模拟研究。
首先，我们将设置一个具有一定频率和偏振的电磁波源，通过入射电磁波的特性，探索等离子体鞘套对于电磁波的反射、散射和吸收情况。
通过模拟研究，我们可以得到等离子体鞘套对入射电磁波的散射截面、吸收截面等参数的定量结果。
IGBT模型总结
I. IGBT器件模型的研究背景：实时仿真已经在汽车，航天，电子和机械制造中得到了广泛的应用，其中一个应用最广泛的就是硬件在回路。
在电压型变流器的仿真中，IGBT的建模是一个很关键的问题。
特别是模型要考虑到非线性的开关特性，电感损耗和反并联二极管的回复特性。
IGBT的离线仿真模型可以划归为两类：系统级和器件级。
系统级的仿真模型主要包含的是电力电子期间的一些如关断电压，电流谐波等电气特性，如在MATLAB/SIMULINK等软件使用的模型。
这些工具利用有限元数值计算如梯形积分公式，建立器件常用的离散模型。
通常可以分为以下几个开关模型：1.理想模型；2.开关函数模型；3.平均模型。
所有三种模型在实时仿真中都有使用，并且通过一些算法在DSP和PC机上实现，如通过自动预测下变流器下一状态来减小仿真时间。
虽然，系统级的模型仿真速度比较快，但是反应器件的非线性不够准确。
器件级的模型中，主要内容包括开关的暂态特性，功率损耗，和器件的发热特性。
SABER和SPICE系列软件都是通过有限元数值计算如Newton--Raphson 或者Katzenelson方法来实现器件的非线性特性。
器件级的模型十分全面，但是仿真时间较长。
通常可以划分为一下三个模型：1.分析模型；2.经验模型；3.有限元数值模型。
这三种模型由于计算复杂，没有一种运用到实时仿真中。
其中，分析模型是基于器件描述载流子动态的半导体物理特性。
在这种模型中，最具代表的是Hefner模型和Kraus模型，并且已经在SABER和SPICE中所使用。
在动作模型中，IGBT的相关开关特性通过不同的方法表示出来，并且这种方法已经在离线的仿真工具EMTP中比较准确的使用。
但是，为了能够在传统的DSP 上使用，这种模型仍然需要更小的仿真步长。
II. 系统级的仿真模型2.1理想模型引用来自论文：Behavior-Mode Simulation of Power Electronic Circuits图1. IGBT的伏安特性曲线图2. IGBT 的理想开关状态比如，对于三相逆变器来说 +-V dci a135图3. 三相逆变器电路拓扑三相电压型逆变器结构如图3中所示，由6支IGBT 及其反并联二极管构成，引入A ，B ，C 桥臂的开关变量a S 、b S 、c S （1i S =表示上桥臂导通，0i S =表示该下桥臂导通，i=a,b,c ）。
基于有限元法的IGBT模块复合材料等效导热率计算研究
基于有限元法的IGBT模块复合材料等效导热率计算研究张薷方;罗锦;陈映秀;吴建雪;李月;江浩【摘要】在柔性直流输电飞速发展驱使下,IGBT模块日益小型化,其内部发热问题愈加严重,因此,对IGBT模块内部散热问题的研究具有很实际的价值.针对现有材料导热率研究的计算均有相应的局限性问题,采取有限元分析方法建立ANSYS有限元分析模型,研究了复合材料等效导热率计算的方法,对比Maxwell-Eucken方程、文献中的试验数据以及所提方法的计算结果,说明所提方法的可行性.最后利用所提方法,得出了考虑填料的形状、大小、体积分数、填料颗粒导热率、填料颗粒团聚等因素对复合材料等效导热率的变化规律.【期刊名称】《四川电力技术》【年(卷),期】2019(042)002【总页数】6页(P41-46)【关键词】柔性直流输电;IGBT;复合材料;导热率;有限元法【作者】张薷方;罗锦;陈映秀;吴建雪;李月;江浩【作者单位】国网四川省电力公司遂宁供电公司,四川遂宁 629000;国网四川省电力公司电力科学研究院,四川成都 610041;国网四川省电力公司遂宁供电公司,四川遂宁 629000;国网四川省电力公司遂宁供电公司,四川遂宁 629000;国网四川省电力公司遂宁供电公司,四川遂宁 629000;国网四川省电力公司遂宁供电公司,四川遂宁 629000【正文语种】中文【中图分类】TQ3140 引言在柔性直流输电技术飞速发展的驱使下，作为柔性直流输电换流阀开关器件的IGBT模块日益小型化。
在同样的功率情况下，IGBT体积的减小会导致电流密度增大，内部发热增加。
如果模块材料散热性能不好，会直接导致内部热量的堆积，温度不断的升高会引起热应力变形严重；如果器件长期在此条件下运行，轻者缩短IGBT的寿命，重者影响其运行可靠性，进而有造成大面积停电的可能：因此，IGBT模块材料的导热性研究俨然已经成为其发展的一个重心，如何改善IGBT模块材料的导热性能成为现阶段的重点工作。
求解三维问题的区域分解时域有限差分方法
求解三维问题的区域分解时域有限差分方法
许锋;洪伟;周后型
【期刊名称】《电子与信息学报》
【年(卷),期】2003(025)008
【摘要】该文提出一种用于三维复杂问题的区域分解时域有限差分算法(DD-FDTD).依据待解三维复杂问题的特点,将其分解为几个子区域.每个子域中的问题相对简单,可采用适合于该区域的共形网格进行划分计算,通过插值再修正误差的办法,把各个子区域综合起来,获得原问题的解.这样,应用区域分解的思想,简化了复杂的问题.修正误差的方法,使本算法得以实现并大幅度提高了计算精度.采用本算法对三维口径天线问题进行了分析计算并与实测数据进行了比对,验证了算法的正确性.【总页数】6页(P1114-1119)
【作者】许锋;洪伟;周后型
【作者单位】东南大学计算电磁学研究中心,南京,210096;东南大学计算电磁学研究中心,南京,210096;东南大学计算电磁学研究中心,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】TN015
【相关文献】
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3.区域分解时域有限差分方法(DD-FDTD)及其在散射问题中的应用 [J], 许锋;洪伟;童创明
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中 图分 类 号 ： Ｔ Ｎ ３ ８ ６
文献标志码： Ａ
一
种有 限差分 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ／ Ｆ ＷＤ模 型研究
孟金 磊 ， 宁 圃奇 ＇ ３ ＇ ４ ， 温 旭辉 ， ， ． ， 张 栋 ， ２ ， ３ ， ４
（ １ ． 中国科 学院 电工研 究所 ， 北京 １ ０ ０ １ ９ ０ ； ２ ． 中国科 学院 大学 ， 北京 １ ０ ２ ２ ０ ９ ； ３ ． 中国科 学院
速度和收敛性 ， 并 能 反 映 温 度 变化 对 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ／ Ｆ ＷＤ特 性 的影 响 。 首 先 深入 分析 了 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ／ Ｆ ＷＤ 芯 片 的 物理 建模 过 程 ． 然 后 通 过 双 脉 冲 实验 验 证 了模 型 准 确性 和 温度 影 响特 性 ， 为 解 决 精 确 测 量 电流 的 问题 ， 提 出 了 一 种 使 用 刺 刀螺 母 连
电力 电子 与 电气驱 动 重点 实验 室（ 电工研 究所 ） ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ９ ； ４ ． 电驱 动 系统 大功 率 电力 电子 器件 封装技 术 北 京市 工程 实验 室 ． 北京 １ ０ ０ １ ９ ０ ）
摘要 ： 提 出 了一 种 适 用 于 多种 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ／ Ｆ ＷＤ 芯 片 结 构 的有 限差 分 仿 真 模 型 。 该 模 型 具 有 较 高 的精 度 ． 良好 的 计 算
接 器 和 采 样 电 阻 测 量 电流 的 方 法 。
关键 词 ： 有限差分模型 ； 电流 测 量 ； Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ
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第 ｌ ３卷 第 ４期
２ ０ １ ５年 ７月
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源
学
报
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