IGBT模塊的功率損耗

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

IGBT導通時，如果電流為方波脈沖，那么導通能量就等于電流、電壓降和導通時間三者之積。IGBT在任意電流和溫度時的最高電壓降，根據數據表提供的數據，可按以下兩步得到：

首先，從IGBT模塊集電極發射極飽和電壓與殼溫的關系曲線上找出能滿足所需電流的集電極-發射極飽和電壓。然后，為了得到最大壓降，在給定結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。

如果柵極驅動電壓不是15V，最大壓降值還需要些修正，修正系數可參考器件公司的IGBT設計手冊。如果電流不是方波脈沖，導通損耗只能用積分計算。這樣必須建立電流波形和電壓降的數學表達式，這些函數關系可參考器件公司的IGBT設計手冊。

在負載為電感的電路中，開關導通引起續流二極管反向恢復，同時開關器件中產生很大的電流尖峰，從而使IGBT和續流二極管的開關損耗增加。考慮到二極管反向恢復引起的開關損耗，IGBT總的開關損耗可出下式紿出：



式中：U1和I分別為電源電壓和負載電流；Irr為二極管峰值反向恢復電流；ta和tb為反向時間trr的兩個分量。 功率變換器采用不同功率開關器件時的功率損耗可按下列工程公式計算。

穩定功耗為：

開關功耗為：



開關功耗為：



總功耗為

P0= PSS+ PSW

式中：ESW(on)為每一個脈沖對應的IGBT開通能量(在t= 125℃、峰值電流ICP條件下)；ESW(off)為每個脈沖對應的IGBT關斷能量(在t=125℃、峰值電流ICP條件下)；PSW為變頻電源每臂的PWM的開關功率；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為開關頻率；D為PWM信號占空比；θ為輸出電壓與電流之間的相位角(功率因數為cosθ)。

審核編輯：劉清