IGBT耗散功率计算.doc

IGBT耗散功率计算.docIGBT 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
通态功耗的计算
IGBT通态平均功耗是Psat=1T0TiCt∙VCEsatt∙dt。
通态损耗近似是Psat=VCEsat×Ic
VCEsat---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=VCEsat×Ic×DT。
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:Pswon=1ton0toniCt∙VCEsatt∙dt
关断损耗:Pswoff=1toff0toffiCt∙VCEsatt∙dt
iCt∙VCEsat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:
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
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×VCEsat×18+D3πcosθ
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+Psw
4 反并联续流二极管的通态平均功耗
PFWD=ICP×VF18-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=;
SPWM变频器,400Kva,320kW。