IGBT模塊的功率損耗

IGBT模塊關(guān)斷截止時(shí)，I(t)≈0，損耗的功率可忽略。為了便于分析，將IGBT損耗分為導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗。另外，開(kāi)關(guān)損耗也可分為兩類：具有理想二極管時(shí)IGBT的開(kāi)關(guān)損耗和考慮二極管反向恢復(fù)時(shí)間時(shí)IGBT的開(kāi)關(guān)損耗。

IGBT導(dǎo)通時(shí)，如果電流為方波脈沖，那么導(dǎo)通能量就等于電流、電壓降和導(dǎo)通時(shí)間三者之積。IGBT在任意電流和溫度時(shí)的最高電壓降，根據(jù)數(shù)據(jù)表提供的數(shù)據(jù)，可按以下兩步得到：

首先，從IGBT模塊集電極發(fā)射極飽和電壓與殼溫的關(guān)系曲線上找出能滿足所需電流的集電極-發(fā)射極飽和電壓。然后，為了得到最大壓降，在給定結(jié)溫下從該曲線上得出的電壓降必須乘以電氣特性表中給出的最大值與典型值之比。

如果柵極驅(qū)動(dòng)電壓不是15V，最大壓降值還需要些修正，修正系數(shù)可參考器件公司的IGBT設(shè)計(jì)手冊(cè)。如果電流不是方波脈沖，導(dǎo)通損耗只能用積分計(jì)算。這樣必須建立電流波形和電壓降的數(shù)學(xué)表達(dá)式，這些函數(shù)關(guān)系可參考器件公司的IGBT設(shè)計(jì)手冊(cè)。

在負(fù)載為電感的電路中，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通引起續(xù)流二極管反向恢復(fù)，同時(shí)開(kāi)關(guān)器件中產(chǎn)生很大的電流尖峰，從而使IGBT和續(xù)流二極管的開(kāi)關(guān)損耗增加。考慮到二極管反向恢復(fù)引起的開(kāi)關(guān)損耗，IGBT總的開(kāi)關(guān)損耗可出下式紿出：



式中：U1和I分別為電源電壓和負(fù)載電流；Irr為二極管峰值反向恢復(fù)電流；ta和tb為反向時(shí)間trr的兩個(gè)分量。 功率變換器采用不同功率開(kāi)關(guān)器件時(shí)的功率損耗可按下列工程公式計(jì)算。

穩(wěn)定功耗為：

開(kāi)關(guān)功耗為：



開(kāi)關(guān)功耗為：



總功耗為

P0= PSS+ PSW

式中：ESW(on)為每一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的IGBT開(kāi)通能量(在t= 125℃、峰值電流ICP條件下)；ESW(off)為每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的IGBT關(guān)斷能量(在t=125℃、峰值電流ICP條件下)；PSW為變頻電源每臂的PWM的開(kāi)關(guān)功率；ICP為正弦輸出電流的峰值；UCE(sat)為IGBT的飽和電壓降(在Tj=125℃、峰值電流ICP件下)；FSW為開(kāi)關(guān)頻率；D為PWM信號(hào)占空比；θ為輸出電壓與電流之間的相位角(功率因數(shù)為cosθ)。

審核編輯：劉清