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文档简介

1、IGBT 和二极管不同功率因数的热分配负载功率因数 =1 ，IGBT 和二极管的热分配：当功率 =1 时，意味着负载表现为纯电阻特性，以右图为例，电压与电流的相位差为0度。我们知道，如果此时开关IGBT ，由于负载为阻性，IGBT 关断后，二极管是不存在续流过程的，因为负载电流马上就断了，二极管完全没有续流过程，二极管的导通损耗为0（理想情况下）。结论：所有的负载电流都流过IGBT ，二极管没有承担电流，所以在这种情况下，IGBT 的导通损耗最大，二极管的导通损耗极小。负载功率因数=-1 ， IGBT 和二极管的热分配：当功率 =-1时，意味着负载向电源回馈纯有功功率，以下图为例，电压与电流的

2、相位差为180度。在下图中，Iab在整个Uab为负的区间内只流过a 桥臂下管的二极管，该IGBT虽然有开通和关断行为，但是电流只穿过续流二极管。因此，在这种工况中，IGBT是不导通电流的，全部是二极管承载电流。结论：所有的负载电流都流过二极管，IGBT 没有承担电流，所以在这种情况下，二极管的导通损耗最大，IGBT 的导通损耗极小。从电压电流相位观察IGBT 与二极管的电流分配情况：从上面两个例子可以看出一些规律：1. 当电压与电流波形同相时，有功能量从电源流向负载，IGBT 承载电流；2. 当电压与电流波形反相时，有功能量从负载流向电源，二极管承载电流；下图可以得到一些信息：黄色部分是有功能

3、量流向负载， IGBT 承载电流；绿色部分是有功能量流向电源，二极管承载电流；以下图为例，黄色部分对应的角度为135 °，绿色部分为 45 °，所以 IGBT 承载电流的时间是二极管的3 倍。功率因数 =0 ：从上一页分析可知，当功率因数 =0 时， IGBT 和二极管分别有 50% 的时间承载电流，会比较平均。下图中黄色和绿色的时间是相等的，黄色部分为二极管承载电流，绿色部分为承载电流。IGBT不同功率因数时损耗的分布：以下表格是某厂家的仿真软件的计算结果，以 300A ， 1200V 的 IGBT 为例，输出电流为某一具体数值，应用为三相正弦波逆变，只调整功率因数，其他

4、条件不变，分别得到三组结果。可见：1. cos =1 ， IGBT 的导通损耗较高，二极管导通损耗较低；2. cos =-1 ，二极管的导通损耗较高，IGBT 导通损耗较低；3. cos =0 ，二极管及 IGBT 的导通损耗比较平均；四象限变流器的分析：下图为四象限变流器，拖动电机，整流侧的负载为电网，电网的功率因数为-1 ，根据之前分析的理论，整流侧的二极管承载了大部分电流，导通损耗是比较高的，因此这些二极管的发热也会比较严重，所以一般用于整流侧的IGBT 的续流二极管的容量需要扩大些。电力电子应用中，功率器件的热应力与负载的功率因数是有较大关系的，因为IGBT模块中， IGBT 芯片与二极管芯片是

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