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3相变频器的损耗和温度上升

在诸如PWM控制等发生复杂损耗的情况下,计算IGBT和FWD的损耗较困难。建议使用带有演算功能的DSO(数字存储示波器)等对实际工作的电路进行测量。(例如:Tektronix的产品中备有动力解析软件TDSPWR3)选择散热器时需要知道大概的损耗,在此举例介绍一下计算损耗的方法。
范例
PTMB75B12C, 变频器输出电流 (IOP) 75A, 控制率 (m) 1, 开关频率 (f) 15kHz, 功率因数cosφ 0.85。
变频器拓扑
在此重新说明一次,IGBT的损耗为通态损耗Psat、开通损耗PON、关断损耗POFF之和,而FWD的损耗为通态损耗PF、反向恢复损耗PRR 之和。 
各个IGBT、FWD的损耗
由于 IOP=75A, VCE(sat) =2.2V (125℃), m=1, cosφ=0.85,Psat=35.5(W)
通态损耗PF
VF在75A、125℃条件下的 FWD 正向电压为1.8V。PF=4.7W
从图表上可以获知,75A时1脉冲单位的开通、关断、反向恢复能量分别为7.5mJ、7mJ、6mJ。与频率(15kHz)、还有1/π*1相乘后,即可得出平均损耗。
EON=35.8(W)、EOFF=33.4(W)、ERR=28.6(W)
单个IGBT、FWD的损耗:
单个IGBT的                          单个FWD的
平均损耗范例                       平均损耗范例
104.7W                                 33.3W
(Psat+PON+POFF)            (PF+PRR)
各个IGBT、FWD的损耗:模块整体的损耗828W
各个IGBT、FWD的损耗
各个IGBT、FWD的温度上升:
IGBT:Rth(j-c)=0.3℃/W,ΔT(j-c)=31.4℃
FWD:Rth(j-c)=0.6℃/W,ΔT(j-c)=20.0℃
各个IGBT、FWD的温度上升
相对于外壳温度的过渡结温上升:
上一页所计算的温度上升是平均或稳态的数值。根据需要,可以使用过渡热阻计算温度上升的最高值。
过渡热阻计算温度上升的最高值
rth(t)是时间t的过渡热阻
过渡热阻
对于内置有多个IGBT的模块,选取损耗最大(温度上升最高)的IGBT,另加上上述的温度脉动部分。

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