试谈IGBT耗散功率计算VIP免费

第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共7页IGBT耗散功率计算不管是正常负荷还是超负荷，IGBT安全工作必须确保结温Tj不超过Tjmax。一关于IGBT及损耗IGBT模块由IGBT本部和续流二极管FWD组成，各自发生的损耗的合计为IGBT模块整体损耗；同时，IGBT的损耗又分为通态（稳态）损耗和交换（开关）损耗。通态损耗可通过稳态输出特性计算；交换损耗可通过交换损耗-集电极电流特性来计算。二IGBT（本部）耗散功率计算1、通态功耗的计算第2页共7页第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共7页IGBT通态平均功耗是Psat=1T∫0TiC(t)∙VCE(sat)(t)∙dt。通态损耗近似是Psat=VCE(sat)×IcVCE(sat)−−−IGBT饱和压降IC−−−集电极电流DT−−−占空比PWM应用时，近似通态损耗Psat=VCE(sat)×Ic×DT。2、开关损耗计算开关损耗精确计算：测量开关过程中IC和VCE的波形，对其进行积分（积分时间是开通时间TON或关断时间TOff）开通损耗：Psw(on)=1ton∫0toniC(t)∙VCE(sat)(t)∙dt关断损耗：Psw(off)=1toff∫0toffiC(t)∙VCE(sat)(t)∙dtiC(t)∙VCE(sat)的积分面积是以焦耳为单位的开关能量。总的开关损耗是开通与关断过程所损耗能量之和，平均开关损耗是单位脉冲开关损耗与开关频率相乘后得到：Psw=fPWM×[EON+EOFF]实际上EON和Eoff可由交换损耗-集电极电流特性曲线来估算大多数IGBT都会提供交换损耗与集电极电流特性曲线，如下图：第3页共7页第2页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共7页依据IGBT实际流过的电流值，查曲线得到EON和Eoff，即可计算平均开关损耗：Psw=fPWM×[EON+EOFF]3、IGBT本部总损耗是通态损耗和开关损耗之和Pigbt=Psat+Psw三IGBT(FWD-二极管部)功率损耗PFWD=VF×ID四VVVF变频器中IGBT模块的功耗计算在SPWM调制的变频器中，IGBT的电流值及占空比经常变换，使得功耗计算很困难。以下是估算公式：1每一个IGBT的平均通态损耗Psat=Icp×VCE(sat)×(18+D3πcosθ)第4页共7页第3页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共7页2每一个IGBT的平均开关损耗Psw=1π×fPWM×[EON+EOFF]3每一个桥臂IGBT的总功耗Pigbt=Psat+Psw4反并联续流二极管的通态平均功耗PFWD=ICP×VF(18−D3πcosθ)5每一个IGBT总功耗Ptotal=Pigbt+PFWD计算举例条件：IGBT：eupec公司型号：FZ1200R33KF2C开关频率20kHz;功率因素cosθ=¿0.8；SPWM变频器，400Kva,320kW。占空比D=50%工作电流IC=600A峰值电流Icp=600*❑√2第5页共7页第4页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共7页查IGBT手册EON=1000mJEoff=900mJVCE(sat)=2.5V以下是计算：则每一个IGBT通态损耗：Psat=Icp×VCE(sat)×(18+D3πcosθ)¿600×❑√2×2.5×(18+0.53×π×0.8)=355W每一个IGBT开关损耗：Psw=1π(EON+EOFF)×fPWM=13.1415926(1000+900)×20=12095W续流二极管损耗：PFWD=ICP×VF(18−D3πcosθ)=600×❑√2×2.5(18−0.53×π)=40WIGBT模块总损耗：P=6∗(355+12095+44)=12494×6=74964W再加上整流损耗，控制系统损耗，此计算表明变频器总损耗在80kW左右。效率80/400=0.21-0.2=80%变频器效率80%。第6页共7页第5页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页共7页计算结果显示变频器效率极低，此计算是否合适或者说是否合理，再查查相关资料，做进一步证实。以上计算是按照20kHz为基础的，频率低效率会高。第7页共7页第6页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页共7页在此处键入公式。