试谈IGBT耗散功率计算(doc 7页).doc

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IGBT通态平均功耗是Psat=1T0TiCtVCEsattdt。通态损耗近似是Psat=VCEsatIcVCEsat-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=VCEsatIcDT。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：Pswon=1ton0toniCtVCEsattdt关断损耗：Pswoff=1toff0toffiCtVCEsattdtiCtVCEsat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=fPWMEON+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=fPWMEON+EOFF3、 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=VFID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=IcpVCEsat18+D3cos2 每一个IGBT的平均开关损耗Psw=1fPWMEON+EOFF3 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=ICPVF18-D3cos5 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cos=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查IGBT手册EON=1000mJEoff=900mJVCEsat=2.5V以下是计算：则每一个IGBT通态损耗：Psat=IcpVCEsat18+D3cos =60022.5(18+0.530.8)=355W每一个IGBT开关损耗：Psw=1EON+EOFFfPWM=1390020=12095W续流二极管损耗：PFWD=ICPVF18-D3cos=60022.518-0.53=40WIGBT模块总损耗：P=6*355+12095+44=124946=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%。计算结果显