IGBT的损耗理论计算说明

2023-2-24 16:47:34 2592 逆变器 IGBT 二极管

2 　　1、拓扑说明　　基于逆变器的拓扑进行IGBT的损耗计算，如下为三相全桥结构带N线的方式。调制方式为SPWM波形，针对IGBT2和DIODE2分析，输出电流为正弦波形，输出电压为电网电压。其中二极管和IGBT在一个开关周期内轮流进行导通。　　2、逆变全桥拓扑特性　　针对逆变拓扑分析首先需要认定以下几个特性：特性一：由于50Hz频率内的正负周期对称性，认为上下开关管的热模型一致，电压和电流导致的交叠损耗一致，导通损耗一致。特性二：由于一般情况下IGBT的规格书给出是一个额定电流的能量损耗，例如600V/600A条件下损耗为Eon和Eoff，但是由于实际工作点在700V，一般默认“电压在600V±20%范围内损耗可以认为为线性的”。特性三：在一个50Hz的周期内，上管IGBT进行不断的调制，每次开通的电压为Vbus，下管一直处于截止状态；流过IGBT的电流可以初步认为是一个正弦波形。　　3、逆变桥动态过程分析　　1）开通时刻电流由上管IGBT→电感或者负载→N线→上母线电容； 2）关断时刻电感进行续流→负载→N线→下母线电容→下二极管。　　4、IGBT模块损耗组成部分　　IGBT模块的损耗组成部分可以划分成：IGBT的损耗，Diode的损耗。其中IGBT损耗包含开通损耗、关断损耗、导通损耗；其中Diode损耗包含导通损耗，反向恢复损耗；　　5、IGBT损耗的大致范围　　1）在一个工频周期内，IGBT在正负半周期均有开关，但是在电流为负的半个周期内，上管IGBT的流过的电流为0，因此开关损耗为0。 2）当针对上管IGBT模块分析时：在一个工频周期内仅有电流正半周期内，Don期间IGBT才有电流流过即产生导通损耗，Doff期间下方的diode才有电流产生导通损耗，而在下半周期不产生任何导通损耗； 3）在一个工频周期内，二极管的反向恢复在正负半周期内均有开关，但是与1同理另外半个工频周期内电流为0，因此反向恢复损耗为0；　　6、IGBT导通损耗计算　　导通损耗的计算是按照Vce电压和电流I进行积分求取如下：其中Vce （t）代表IGBT的导通压降，ic （t）代表流过IGBT的电流，D_on （t）代表调制的占空比。　　6.1 参数Vce（t）求取　　Vce （t）一般情况下可以等效为：　　6.2参数ic（t）求取　　按照上述认定特性可以定义为：　　6.3导通损耗公式　　带入上述几个参数可以推出：　　7、IGBT的开通损耗计算　　设开关频率为Fsw情况下，那么直接计算损耗为：由于每次Eon均与电流相关，开关电压相同。且经过上管IGBT的电流的函数关系为　　8、 IGBT的关断损耗计算　　同理设开关频率为Fsw情况下，那么直接计算损耗为：　　9、二极管的导通损耗　　该部分损耗和IGBT导通损耗计算方法一致，只不过将占空比设置成1-Don即可。在此不做重复计算，直接得出结论如下： 10、二极管反向恢复损耗　　11、实际模型计算　　实际验证FFR600R12ME4模块损耗步骤如下： 11.1 参数获取　　12、IPOSIM验证　　英飞凌官方条件下，计算的损耗大约为1400W，分析主要可能存在偏差的地方在与IGBT参数的读取，但是实际的1420W与仿真数据十分接近，认为数据是有效的，当电压抬高到750V时，计算的损耗到1494W，认为上述理论是有效的。原作者：switch 谈谈硬件的理论 5
2023-2-24 16:47:34　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 电感损耗的理论计算与验证说明 26 • igbt损耗的计算 2943 • 如何手动计算IGBT的损耗 1556 • 如何计算IGBT的损耗？ 2724 • IGBT损耗计算和损耗模型研究 96 • IGBT损耗计算和损耗模型研究 65 • IGBT的损耗与结温计算 989 • IGBT损耗有什么计算方法？ 7262 • 如何计算IGBT的损耗和结温呢？ 8741 • IGBT结温估算—（二）IGBT/Diode损耗的计算 3125 1 个讨论