試談IGBT耗散功率計(jì)算

1、IGBT 耗散功率計(jì)算不管是正常負(fù)荷還是超負(fù)荷，IGBT安全工作必須確保結(jié)溫Tj不超過(guò)Tjmax。一 關(guān)于IGBT及損耗IGBT模塊由IGBT本部和續(xù)流二極管FWD組成，各自發(fā)生的損耗的合計(jì)為IGBT模塊整體損耗；同時(shí)，IGBT的損耗又分為通態(tài)（穩(wěn)態(tài)）損耗和交換（開(kāi)關(guān)）損耗。通態(tài)損耗可通過(guò)穩(wěn)態(tài)輸出特性計(jì)算；交換損耗可通過(guò)交換損耗-集電極電流特性來(lái)計(jì)算。二 IGBT（本部）耗散功率計(jì)算1、 通態(tài)功耗的計(jì)算IGBT通態(tài)平均功耗是Psat=1T0TiCtVCEsattdt。通態(tài)損耗近似是Psat=VCEsat×IcVCEsat-IGBT飽和壓降 IC-集電極電流DT-占空比PWM應(yīng)用時(shí)，近

2、似通態(tài)損耗Psat=VCEsat×Ic×DT。2、 開(kāi)關(guān)損耗計(jì)算開(kāi)關(guān)損耗精確計(jì)算：測(cè)量開(kāi)關(guān)過(guò)程中IC和VCE的波形，對(duì)其進(jìn)行積分（積分時(shí)間是開(kāi)通時(shí)間TON或關(guān)斷時(shí)間TOff）開(kāi)通損耗：Pswon=1ton0toniCtVCEsattdt關(guān)斷損耗：Pswoff=1toff0toffiCtVCEsattdtiCtVCEsat的積分面積是以焦耳為單位的開(kāi)關(guān)能量。總的開(kāi)關(guān)損耗是開(kāi)通與關(guān)斷過(guò)程所損耗能量之和，平均開(kāi)關(guān)損耗是單位脈沖開(kāi)關(guān)損耗與開(kāi)關(guān)頻率相乘后得到：Psw=fPWM×EON+EOFF實(shí)際上EON和Eoff可由交換損耗-集電極電流特性曲線(xiàn)來(lái)估算大多數(shù)IGBT都會(huì)提供

3、交換損耗與集電極電流特性曲線(xiàn)，如下圖：依據(jù)IGBT實(shí)際流過(guò)的電流值，查曲線(xiàn)得到EON和Eoff，即可計(jì)算平均開(kāi)關(guān)損耗：Psw=fPWM×EON+EOFF3、 IGBT本部總損耗是通態(tài)損耗和開(kāi)關(guān)損耗之和Pigbt=Psat+Psw三 IGBT(FWD-二極管部)功率損耗PFWD=VF×ID四 VVVF變頻器中IGBT模塊的功耗計(jì)算在SPWM調(diào)制的變頻器中，IGBT的電流值及占空比經(jīng)常變換，使得功耗計(jì)算很困難。以下是估算公式：1每一個(gè)IGBT的平均通態(tài)損耗Psat=Icp×VCEsat×18+D3cos2 每一個(gè)IGBT的平均開(kāi)關(guān)損耗Psw=1×f

4、PWM×EON+EOFF3 每一個(gè)橋臂IGBT的總功耗Pigbt=Psat+Psw4 反并聯(lián)續(xù)流二極管的通態(tài)平均功耗PFWD=ICP×VF18-D3cos5 每一個(gè)IGBT總功耗 Ptotal=Pigbt+PFWD計(jì)算舉例條件：IGBT：eupec 公司型號(hào)：FZ1200R33KF2C開(kāi)關(guān)頻率20kHz;功率因素cos=0.8；SPWM變頻器，400Kva,320kW。占空比D=50%工作電流IC=600A峰值電流Icp=600*2查IGBT手冊(cè)EON=1000mJEoff=900mJVCEsat=2.5V以下是計(jì)算：則每一個(gè)IGBT通態(tài)損耗：Psat=Icp×V

5、CEsat×18+D3cos =600×2×2.5×(18+0.53××0.8)=355W每一個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)損耗：Psw=1EON+EOFF×fPWM=13900×20=12095W續(xù)流二極管損耗：PFWD=ICP×VF18-D3cos=600×2×2.518-0.53×=40WIGBT模塊總損耗：P=6*355+12095+44=12494×6=74964W再加上整流損耗，控制系統(tǒng)損耗，此計(jì)算表明變頻器總損耗在80kW左右。效率80/400=0.21-0.2=80%變頻器效率8