IGBT损耗计算

IGBT 损耗计算

单元内部损耗主要由单元内部的IGBT 、整流桥、均压电阻、电解电容等产生，算出这些器件的损耗值便能算出单元的效率。

一、IGBT 损耗计算

IGBT 的损耗主要分为IGBT 的通态损耗和开关损耗以及IGBT 中续流二极管的通态损耗和开关损耗，

（1）IGBT 的通态损耗估算

IGBT 的通态损耗主要由IGBT 在导通时的饱和电压Vce 和IGBT 的结热阻产生， IGBT 通态损耗的计算公式为：

)38(cos )4(21_2

2ππIp Rthjc Ip Vce m Ip Rthjc Ip Vce igbt Pt +*++=φ

式中：

Pt-igbt----IGBT 的通态损耗功率（W ）

Vce----IGBT 通态正向管压降（V ）

Rthjc----IGBT 结热阻（K/W ）

Ip----IGBT 通态时的电流（A ）

m----正弦调制PWM 输出占空比

cos φ----PWM 输出功率因数

（2）IGBT 开关损耗计算

IGBT 的开关损耗主要是由于IGBT 开通和关断过程中电流Ic 与电压Vce 有重叠，进而产生开通能耗Eon 和关断能耗Eoff ，IGBT 的开关能耗大小与IGBT 开通和关断时的电流Ic 、电压Vce 和芯片的结温有关， IGBT 开关能好的计算公式为：

)(**1Eoff Eon f igbt Pk +=-π

式中：

Pk-igbt----IGBT 开关热损耗值（W ）

f----IGBT 开关频率（Hz ）

Eon----IGBT 单次接通脉冲的能量损耗（W ）

Eoff----IGBT 单次关断脉冲的能量损耗（W ）

（3）续流二极管通态损耗计算

续流二极管在导通状态下存在正向导通压降Vf ，其大小由通过的电流和芯片的结温有关。由于Vf 和结热阻的存在，当有电流通过时会生成二极管在通态状态下的损耗。二极管在通态时的损耗计算公式为：

)38(cos )4(21_2

2ππIp Rthjk Ip Vf m Ip Rthjk Ip Vf diode Pt +*-+=φ 式中：

Pt-diode----续流二极管开关热损耗（W ）

Vf----续流二极管通态正向管压降（V ）

Ip----IGBT 通过续流二极管的运行电流（A ）

m----正弦调制PWM 输出占空比

cos φ----PWM 输出功率因数

Rthjk----二极管结热阻（K/W ）

（4）续流二极管开关损耗计算

续流二极管的开关损耗主要由续流二极管恢复关断状态产生，其大小与正向导通时的电流、电流的变化率di/dt 、反向电压和芯片的结温有关。续流二极管开关能耗计算公式为：

Eoff f diode Pk **1

π=-

式中：

Pk-diode----续流二极管开关热损耗（W ）

f----二极管关断频率（Hz ）

Eoff----二极管单次关断脉冲的能量损耗（W ）

因为一个功率单元中有四个IGBT 搭成H 桥形输出正弦调制PWM 波，在同一时刻只有两个IGBT 工作，所以每个功率单元的IGBT 总损耗为：

Pz-igbt= Pd-igbt * 2

式中：

Pd-igbt----单个IGBT 的总功耗

Pz-igbt----一个功率单元中IGBT 的总功耗