Semiconductor devices are widely used in the automotive industry, and they are key components of the inverter and the converter in an electric vehicle. Thus, the concern of protecting the inverter and the converter from damaging operation has been raised. The junction temperature is one of the main considerations. It is directly related to the inverter power loss and overheat which can lead to fatigue or even failures. Therefore, to protect the semiconductor device from thermal runaway and apply active thermal control, the junction temperature must be obtained.To derive the junction temperature of an Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT) and a diode, an instant model is proposed. The instant model updates the junction temperature at the PWM switching frequency (around 2-5 kHz in this thesis). Compared with the traditional algorithm which calculates the average temperature over one fundamental cycle, the instant algorithm can show the instant temperature swing. A high power IGBT module, FF1200R12IE5 Infineon, is selected to verify the algorithm with temperature results from IPOSIM and Power HIL tests. The temperature deviations for different cases are below 6 ◦C and the relative errors are below 10 %.With an accurate estimation of the junction temperature, the current limit is set to avoid that average temperature, maximum temperature and temperature swing exceed their limits. The currentlimits are derived from the curve/ surface fitting method. / Halvledare används mycket i fordonsindustrin, och är viktiga komponenter i växelriktare i elektriska fordon. Vikten av att skydda växelriktarna från skadliga driftsförhållanden ökat. Övergångstempe- raturen hos halvledarna är en av de viktigaste parametern att beakta. Den är direkt relaterad till väx- elriktarens förluster, vilket kan leda till termisk utmattning, och i värsta fall haveri. För att skydda halvledarna från termisk rusning och tillämpa aktiv termisk styrning måste övergångstemperaturen kunna uppskattas.För att härleda övergångstemperaturen hos en Insulated-Gate-Bipolar Transistor (IGBT) och en diod föreslås en momentan modell. Den momentana modellen uppdaterar övergångstemperaturen vid PWM-frekvensen (cirka 2-5 kHz i denna avhandling). Jämfört med den traditionella algoritmen som beräknar medeltemperaturen under en grundtonscykel kan den momentana algoritmen visa den omedelbara temperatursvängningen. En IGBT-modul, Infineon FF1200R12IE5, valdes för att verifiera algoritmen mot resultat från simuleringar och mätningar. Temperaturavvikelserna för olika fall är under 6 ◦C och de relativa felen är under 10 %.Med en noggrann uppskattning av övergångstemperaturen kan strömgränsen ställas in för att undvika att medel- och maxtemperaturen och temperatursvängningenen överskrider sina gränser.Strömgränserna härleds genom kurv- och ytanpassning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-270702 |
| Date | January 2019 |
| Creators | Ou, Shuyu |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2019:722 |
Page generated in 0.0023 seconds