如本章开篇所说，仿真不是目的。在确定所建立的模型的稳动态准确性后，如何将其用于变换器的分析和设计中，是非常重要的环节，在此仅用几个具体分析来进行说明。

1.IGBT开关特性分析

本节所分析的IGBT模型可用于分析驱动电源U_g、栅极外接电阻R_g、通态电流I_c（on）、回路电压U_c、杂散电感L_s以及续流二极管D恢复特性等因素对IG_- BT开关特性的影响。以续流二极管、U_g和L_s的影响为例进行说明，其他因素的分析类似。采用经典的Hefner模型的计算结果作为“测量结果”对本模型仿真结果进行验证。在仿真过程中，与Hefner模型相比，本模型的速度优势非常明显。在图8-5的电路中，保持U_c=600V、I_c（on）=200A、R_g=2.4Ω、C_s=0.15μF、R_s=15Ω的工作条件，来分析续流二极管、驱动电源和杂散电感的影响。

续流二极管的反向恢复特性会影响IGBT的开通电流。为了模拟二极管的反向恢复特性，图8-5的续流二极管用图8-7所示电路代替，它可以看成一个简单的二极管模型。其中，P、N分别代表二极管的阳极和阴极，D_o为理想二极管。调整电容C_d的大小即能调整二极管反向恢复电流的大小。保持U_g=±15V、L_s=1μH、R_d=5Ω，分别选取C_d为0.01μF和0.1μF，IGBT开通时，阳极电流的本模型仿真结果和Hefner模型计算结果如图8-8所示。可以看出：续流二极管的反向恢复电流越大，IGBT的开通电流尖峰就越大。

图8-7 二极管等效电路

图8-8 续流二极管对开通电流的影响

图8-9 门极驱动电压对开关速度的影响

保持L_s=1μH，分别选取U_g为12、15、18V（为了方便观察结果，U_g低电平均取为-15V），不同U_g下的栅极充放电仿真曲线如图8-9所示。可以看出，随着U_g增大，开通速度加快，但关断延迟时间变长，因此，U_g大小应适当。该仿真结果符合理论分析。

保持U_g=±15V，分别取L_s为2μH和6μH，IGBT关断时，本模型端电压仿真结果和Hefner模型计算结果如图8-10所示。可以看到：L_s对关断电压有很大的影响，随着L_s的增加，关断尖峰电压显著增大。(www.daowen.com)

2.缓冲吸收电路设计

应用该模型可对各种杂散电感下缓冲吸收电路的保护效果进行分析，进而指导缓冲吸收电路的参数设计。在图8-5的测试电路中，人为增大L_s至6μH，在原电路参数不变的情况下，理论计算及图8-10的仿真结果均表明，此时器件的关断电压尖峰将超过器件额定电压。应用此模型，对原缓冲吸收电路和图8-11所示的箝位式RCD吸收电路进行参数设计，图中的点A、B分别对应于图8-5主电路中的点A、B。

图8-10 杂散电感对关断尖峰电压的影响

图8-11 箝位式RCD缓冲吸收电路

在仿真的指导下，分别选取吸收电容C_s为1.0μF和1.5μF，R_s=15Ω，两种缓冲吸收电路下的仿真和实验结果如图8-12所示。可见，仿真与实验结果较吻合。此时IGBT关断时的尖峰电压均被限制在额定电压以下，而且C_s越大，吸收效果越好。

图8-12 不同吸收电路下IGBT关断电压的仿真和试验波形

该节主要围绕电力半导体器件IGBT的建模问题展开。从实际应用的角度出发，在综合考虑模型准确度和仿真速度的情况下，分析了一种考虑开关瞬态和稳态IGBT模型范例。该模型克服了物理模型参数众多、微分方程复杂、功能性模型参数调整困难、通用性差的缺点，具有仿真速度快、参数提取容易和物理概念明确的特点。针对具体型号的IGBT给出了模型的详细结构和参数，并进行了实验验证。以开关特性分析和缓冲吸收电路设计为例，检验了模型的使用效果。仿真与实验结果对比表明，该模型能够较准确地描述IGBT的稳态和开关瞬态特性，具有一定的实用性，适合于复杂电路的仿真分析。并通过对该模型应用分析来说说明器件建模在变换器分析中的作用。