用于混合动力和纯电动汽车的IGBT大功率电子系统建模

图3：利用仿真理解改变保护电路内器件参数而发生的效应。


精确的Saber模型有助于验证所设计的电路的功能、选择正确的元件和调整参数。通过在实现硬件之前使用仿真可以显著节省时间，降低工程成本。

传导性电磁干扰(EMI)的预测
每个电源电路中都存在传导辐射。他们发生的原因是快速变化的开关电流或电压，这在脉动电路中是很常见的。EMI方面感兴趣的频率范围通常是从100kHz至100MHz。
电源电路中的脉动电流或电压看起来像图4a中的方波。方波的快速傅里叶变换(FFT)分析见图4b。频谱衰减取决于方波的两个因素：与脉冲宽度有关的第一个交越频率，与方波的上升和下降时间有关的第二个角频率。因此我们需要建模IGBT模型的上升和下降时间，因为它们影响分析结果。


图4a：信号被建模为梯形波形。波形持续时间(t0)确定了第一个角频率，上升或下降时间(Tr或Tf)确定了第二个角频率。

图4b：相应的频谱。


图5显示了具有不同开关速度的器件模型分析结果。蓝色波形显示的是开关时间为50ns的理想开关，而红色波形显示的是实际IGBT模型。这两个波形在高频范围内有很明显的差别。


图5：比较理想开关(蓝色)和精确IGBT模型(红色)的频率响应。

本文小结
用Saber进行精确的IGBT器件建模有助于开发逆变器产品，包括栅极驱动器电路板设计和EMI滤波器设计。搭建硬件一般要花6到12个月时间，但仿真可以在任何原型创建之前达到设计优化的目的。仿真有助于：
发现潜在的问题
理解系统行为
验证解决方案和功能
加快设计进程
降低成本
提高效率
虽然本文只是简单介绍了两种应用，但Saber可以用于仿真许多电路和子系统，分析各种控制电路板的EMI。