Power converter thermal modelling and identification

The aim of this thesis is to provide temperature monitoring methods to predict the heat sink and junction temperature of the power electronics devices, as the temperature rise due to the power losses (conduction and switching losses) causes overheating and can even lead to device failure. These proposed modeling approach used to verify the functioning of the devices and reduce reliability issues. The RC -Thermal network and black-box state space thermal modelling and parameter identification of the power converter are proposed and validated with the test temperature data throughout the route profile, and additional verification also done in the realtime simulator Typhoon HIL. LFT (linear function transformation) was done for the proposed nonlinear system and the parameter identification is done using MATLAB toolbox for parameter identification of nonlinear LFT models. The RC thermal network was modeled in Simulink for the inverter using cauer thermal network. the total power losses of each diode and IGBTs are input to RC network of the power module and the heat sink. Then the junction temperature, case temperature and heat sink temperature are measured, compared and validated with the test data.

Lo scopo di questa tesi è fornire metodi di monitoraggio della temperatura per prevedere la temperatura di giunzione dei dispositivi elettronici di potenza, poiché l'aumento di temperatura dovuto alle perdite di potenza (perdite di conduzione e commutazione) provoca il surriscaldamento e può persino portare al guasto del dispositivo. L'approccio di modellazione proposto è utilizzato per verificare il funzionamento dei dispositivi e ridurre i problemi di affidabilità. La rete RC -Thermal, la modellazione termica dello spazio di stato della scatola nera e l'identificazione dei parametri del convertitore di potenza sono proposti e convalidati con i dati di temperatura di test in tutto il profilo della radice e un'ulteriore verifica eseguita anche nel simulatore in tempo reale Typhoon HILL. LFT (trasformazione di funzioni lineari) è stata eseguita per il sistema non lineare proposto e l'identificazione dei parametri viene eseguita utilizzando il toolbox MATLAB per l'identificazione dei parametri dei modelli LFT non lineari. La rete termica RC è stata modellata in Simulink per l'invertitore utilizzando la rete termica Cauer. le perdite di potenza totali di ciascun diodo e IGBT vengono immesse nella rete RC del modulo di potenza e nel dissipatore di calore. Quindi vengono misurate, confrontate e convalidate con i dati di test, la temperatura di giunzione, la temperatura del case e la temperatura del dissipatore di calore.