System Level IGBT 기반 3상 인버터 Transient해석 (2)

이번 해석에서는 IGBT의 실제 데이터 시트 기반으로 특성화하여 3상 인버터 시스템 해석을 진행합니다.

IGBT의 한 종류인 Average IGBT 모델에 대한 특성을 구현합니다.

Average 모델은 해석 속도와 열 평가 효율이 뛰어나며, 이러한 시스템 수준 설계 검토에 적합합니다.
 

Average IGBT 특성화에 필요한 입력 데이터는 다음과 같습니다.

전달 특성(Transfer Characteristic): Ic vs Vge (Tnom 및 Tdifferent 조건)

출력 특성(Output Characteristic): Ic vs Vce (완전 포화 영역 및 반포화 영역, Tnom 및 Tdifferent 조건)

프리휠링 다이오드 특성(Freewheeling Diode Characteristic): If vs Vf (Tnom 및 Tdifferent 조건)

IGBT 과도 열 임피던스: Zthjc vs time 또는 열 회로

프리휠링 다이오드 열 임피던스: Zthjc vs time 또는 열 회로

Ansys TwinBuilder의 SheetScan 기능을 이용하면 데이터시트의 그래프를 .bmp 이미지에서 읽어와 .mdx 형식의 특성 데이터로 변환할 수 있습니다.

이후 Characterize Device > Semiconductors 기능에서 Average IGBT를 선택하고, 데이터 시트에서 추출한 각 동작점 및 온도 조건별 특성 데이터를 불러와서 전기적-열적 모델을 생성합니다.

생성한 모델을 기존 3상 인버터 회로(System Level IGBT 기반 3상 인버터 Transient해석 (1))의 System level IGBT를 대체하여 Transient 시뮬레이션을 진행합니다.

소자의 특성을 반영하여 시뮬레이션을 진행하면 실제 게이트 구동 전압과 외부 열 네트워크를 함께 고려할 수 있어, 보다 현실적인 System 해석이 가능합니다.