Mittausjärjestelmä IGBT:n lämpötilan määrittämiseen

Abstract

Tässä diplomityössä tutustutaan IGBT:n ja tehodiodin rakenteisiin, lämmön muodostumiseen kyseisissä komponenteissa sekä menetelmiin, joilla komponenttien lämpötilat voidaan määrittää. Työssä suunnitellaan ja rakennetaan mittausjärjestelmä, jolla IGBT:n ja tehodiodin lämpötilat voidaan määrittää suoraan mittaamalla sekä matemaattisten mallien avulla. Mittausjärjestelmä koostuu DC-chopper -kytkennästä, kuormavirran, välipiirin jännitteen sekä lämpötilan mittauksista. Lämpötilan mittauksissa käytettiin komponenttien pintoihin liitettyjä termopareja. Matemaattisia malleja varten mittausjärjestelmään lisättiin välipiirin jännitteen sekä kuormavirran mittaus. Laitteiston ohjaus sekä mittaustulosten tallentaminen toteutettiin dSPACE -laitteistolla. Mittausjärjestelmän toimivuus testattiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Säätötekniikan laboratoriossa tehdyillä mittauksilla.

In this thesis IGBT and power diode temperature measurements are discussed. Also the structure of IGBT and power diode, the method of how the heat is being formed and the ways of measuring the temperature of these components is introduced. In this thesis a measurement system of an IGBT and a power diode temperature has been designed and built. The temperature can be defined with a direct temperature measurement and also with a mathematical model. In direct temperature measurements thermocouples have been used. For the mathematical models a DC -link voltage measurement and load current measurement have been added into the system. Control of the measurement system and data acquisition have been done with the dSPACE. The functionality of the temperature measurement system has been tested in the Laboratory of control systems in Lappeenranta University of Technology.