基于IPOSIM的IGBT功率损耗仿真

基于IPOSIM的IGBT功率损耗仿真

【摘要】IGBT作为一种功率半导体器件，在电能应用邻域得到广泛应用。在IGBT的使用过程中，要求功率开关器件降低损耗、提高效率、提高性能。本文就IGBT的损耗计算方法作了简要介绍，并就英飞凌IGBT作了功率损耗的仿真分析。

【关键词】IGBT 功率损耗计算方法仿真The Simulation of The Power Loss for IGBT Base on IPOSIM（The 722 Research Institute of CSIC Hubei Wuhan 430205）

Abstract：As a power semiconductor device，IGBT is widely used in the application of electric fields. During the use of IGBT，Request power switching device to reduce losses，improve efficiency and performance. This article briefly describes the loss calculation method on the IGBT，and made a simulation analysis of the power loss on Infineon IGBT.

Keywords：IGBT；power loss；calculation method；simulation

一、引言

绝缘栅晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）是由BJT（双极型晶体管）和MOSFET（绝缘栅型场效

应晶体管）组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件，既具有MOSFET的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高的优点，又具有BJT的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点。IGBT是近年来电力电子领域中最令人注目和发展最快的一种器件[1]。IGBT的损耗分为两类，一类是器件的导通损耗；另一类是从通态向断态（从断态向通态）转换的开关损耗[2]。因此，IGBT的损耗计算和损耗仿真对系统设计至关重要。

二、IGBT模块的功率损耗

为了便于分析，将IGBT损耗分为导通损耗和开关损耗。另外，开关损耗也可分为两类：具有理想二极管时IGBT的开关损耗和考虑二极管反向恢复时间时IGBT的开关损耗。IGBT 导通时，如果电流为方波脉冲，那么导通能量就等于电流、电压降和导通时间三者之积。IGBT在任意电流和温度时的最高电压降，可按以下两步得到：首先，从IGBT模块集电极发射极饱和电压与壳温的关系曲线上找出能满足所需电流的

集电极-发射极饱和电压[3]。然后，为了得到最大压降，在给定结温下从该曲线上得出的电压降必须乘以电气特性表中

给出的最大值与典型值之比。如果栅极驱动电压不是15V，最大压降值还需要些修正，修正系数可参考器件公司的IGBT 设计手册。如果电流不是方波脉冲，导通损耗只能用积分计算。这样必须建立电流波形和电压降的数学表达式，这些函

数关系可参考器件公司的IGBT设计手册[4]。

在负载为电感的电路中，开关导通引起续流二极管反向恢复，同时开关器件中产生很大的电流尖峰，从而使IGBT

和续流二极管的开关损耗增加[5]。考虑到二极管反向恢复引起的开关损耗，IGBT总的开关损耗可从下式绐出：

三、IGBT模块的损耗特性

IGBT元件的损耗总和分为：导通损耗与开关损耗。开关损耗分别为开通损耗（EON）和关断损耗（EOFF）之和。另外，内置续流二极管的损耗为导通损耗与关断（反向恢复）损耗（Err）之和。EON、EOFF、Err与开关频率的乘积为平均损耗。IGBT的损耗如图1所示。

续流二极管的反向恢复损耗如图2所示：

（1）IGBT导通损耗

IGBT开通后，工作在饱和状态下，IGBT集射极间电压基本不变，约等于饱和电压VCE（sat）。IGBT通态损耗是指IGBT 导通过程中，由于导通压降VCE（sat）而产生的损耗。

IGBT的导通损耗：Pcond= d×VCE（sat）×IC，其中d

为IGBT的导通占空比。IGBT饱和电压的大小，与通过的电流IC，芯片的结温Tj和门极电压有关Vge。

英飞凌的IGBT模块规格书里给出了两个测试条件下的饱和电压特征值：（1）Tj=25度；（2）Tj=125度。电流均为IC，nom（模块的标称电流），Vge=+15V。

（2）IGBT开关损耗

IGBT之所以存在开关能耗，是因为在开通和关断的瞬间，电流和电压有重叠期。随着开关频率的提高，开关损耗在整个器件损耗中的比例也变得比较大，开关损耗包括开通损耗和关断损耗两部分。在给定环境条件下，器件导通或关断时的能量损耗（焦耳）可以通过间接地将电流和电压相乘再对时间积分这种方法得到，同时需考虑实际电流与参考电流之间的差异。在VCE与测试条件接近的情况，Eon和Eoff可近似地看作与IC和VCE成正比：

Eon=EON×IC/×IC，nom×VCE测试条件

Eoff=EOFF×IC/×IC，nom×VCE测试条件

IGBT的开关损耗：PSW=FSW×（Eon+Eoff），PSW为开

关频率。IGBT开关能耗的大小与开关时的电流（IC）、电压（VCE）和芯片的结温（Tj）有关。英飞凌的IGBT模块

规格书里给出了两个测试条件下的开关能耗特征值：（1）

Tj=25度；（2）Tj=125度。电流均为IC，nom（模块的标称

电流）。

（3）续流二极管开关损耗

反向恢复是续流二极管的固有特性，发生在由正向导通转为反向阻断的瞬间，表现为通过反向电流后再恢复为反向阻?嘧刺?。在Vr与测试条件接近的情况，Erec可近似地看作与If和Vr成正比：Erec=EREC×If/IF，NOM×Vr测试条件

续流二极管的开关损耗：Prec=fSW×EREC，fSW为开关频率。

续流二极管反向恢复能耗的大小与正向导通时的电流（If）、电流变化率dIf/dt、反向电压（Vr）、和芯片的结温（Tj）有关。英飞凌的IGBT模块规格书里给出了两个测试条件下的开关能耗特征值：（1）Tj=25度；（2）Tj=125度。电流均为IF，NOM （模块的标称电流）。

四、IGBT模块损耗总结

IGBT 的导通损耗：（1）与IGBT芯片技术有关（2）与运行条件有关：与电流成正比，与IGBT占空比成正比，随Tj 升高而增加（3）与驱动条件有关：随Vge的增加而减小。IGBT 的开关损耗：（1）与IGBT芯片技术有关（2）与工作条件有关：与开关频率、电流、电压成正比，随Tj升高而增加（3）与驱动条件有关：随Rg的增大而增大，随门极关断电压的增加而减小。续流二极管的导通损耗：（1）与续流二极管芯片技术有关（2）与工作条件有关：与电流成正比，与续流二极管占空比成正比。续流二极管的开关损耗：（1）与续流二极管芯片技术有关（2）与工作条件有关：与开关频率、电流、电压成正比，随Tj升高而增加。

五、IGBT功率损耗仿真

IPOSIM是一款用来近似计算三相逆变器中IGBT和续流二极管的导通损耗和开关损耗的仿真软件，IPOSIM的假设条

件是三相逆变器在感性负载的条件下输出正弦波电流。利用IPOSIM可以帮助快速选取具有适当的平均损耗和热额定值

的英飞凌IGBT。直流电压、输出频率、最大结温、期望温度、调制系数和cos φ可以适用于不同的操作要点。IPO- SIM拥有友好的界面，轻易使用，功能丰富，不需要其它软件平台来支持运行等很多优点。它能够计算基于正弦输出电流条件下IGBT和续流二极管的导通损耗和开关损耗，进而分析其温度特性。本文选取英飞凌FF300R12KE4作为功率损耗仿真器件。英飞凌FF300R12KE4仿真参数如下表所示：

直流电压选取为600V，有效值电流300A，频率50Hz，开关频率2000Hz，最大结温125℃，外壳温度80℃。

IGBT功率损耗和续流二极管功率损耗分别如下表所示：从图中可以看出IGBT和续流二极管的功率损耗随有效值电流的增大而增大，IGBT的功率损耗随电流增长较快。

总结：经仿真研究可知，IGBT在工作的过程中具有较大稳态损耗和开关损耗，有效电流300A、最大工作电压1200V 的IGBT功率损耗可以达到几百瓦，且随着工作电流的增大而呈指数增加，造成内部结温快速升高，为IGBT的安全工作埋下隐患。因此，IGBT在应用时，需要在额定工作电压、电流、温度的基础上留出足够的裕量，且注意做好过压，过流，过温的检测，在保证IGBT稳定可靠工作的同时，尽量降低IGBT 的损耗，提高性能。IGBT的功率损耗仿真对器件选型具有重

要的意义。

参考文献

[1] 熊妍，沈燕群，江剑，何湘宁.IGBT损耗计算和损耗模型研究[J].电源技术应用，2006（05）：55-60.

[2] 王烨，常喜茂，姜栋栋，王建.关于IGBT模块损耗的研究[J].仪器仪表与分析监测，2011（03）：24-27.

[3] 张明元，沈建清，李卫超. 一种快速IGBT损耗计算方法[J].船电技术，2009：33～36.

[4] 王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2006：29～83.

[5] 穆怀宇. 基于PSpice的IGBT建模与损耗仿真分析.哈尔滨：哈尔滨理工大学，2013.

IGBT功率损耗计算--蔡华

IGBT功率损耗计算对比 ---手算、Psim热模型、IPOSIM计算 蔡华 目的：对Psim中IGBT热模型功率计算方法进行验证，以便后期使用参考。 方法：(1)根据器件手册计算； (2)根据英飞凌官方提供的计算工具核对. 条件：经典的Buck电路； 输入电压：1000V； 输出电压：500V； 输出电感：1mH； 负载电阻：5Ω； 开关频率：5kHz 占空比：0.5； IGBT：英飞凌FF300R17ME4。 Psim仿真电路见图1。 图 1 Psim仿真模型 英飞凌网站主页IPOSIM工具入口方法见图2。 英飞凌官方功率计算网站 https://www.wendangku.net/doc/2d11017471.html,/iposim/HighPower/All/TopologySelection.aspx

图 2 英飞凌网站主页IPOSIM工具入口 1.手工计算IGBT损耗 (1)计算IGBT导通损耗。 手册中给定的器件FF300R17ME3的IGBT导通电流与压降关系如图3所示。 图 3 IGBT导通电流与压降 IGBT导通时，从上述条件，可知，负载电压500V，负载平均电流100A，对应器件压降 1.4V，占空比为0.5，平均导通损耗Pcond=100A*1.4V*0.5=70W。 (2)计算IGBT开关损耗。 手册中给定的IGBT开通和关断损耗与电流关系如图4所示。

图 4 IGBT开通和关断损耗与电流关系 IGBT导通平均电流为100A，开通关断，每次开关动作对应的开通和关断损耗Eon+Eoff=75mJ，实际Uce承受电压为1000V，图中测试条件为900V，所以还要乘以1000/900，开关频率为5kHz。所以对应的开关损耗为Psw=75m*5k*1000/900=416.6W。 (3)计算IGBT反并联二极管导通损耗。 手册中给定的IGBT反并联二极管压降与电流关系如图5所示。 图 5 IGBT反并联二极管压降与电流关系 IGBT关断时，电流从续流二极管流过，IGBT反并联二极管导通电流基本为0，损耗为0，

IGBT的驱动特性及功率损耗计算

IGBT的驱动特性及功率损耗计算 作者：海飞乐技术时间：2017-05-17 15:36 1.IGBT的驱动特性 1.1驱动特性的主要影响因素 IGBT的驱动条件与IGBT的特性密切相关。设计栅极驱动电路时，应特别注意开通特性、负载短路能力和dv/dt引起的误触发等问题。栅极电压Uge增加(应注意Uge过高而损坏IGBT)，则通态电压下降(Eon也下降)，如图1所示(此处以200 A lGBT为例)。由图中可看出，若Ugc固定不变时，导通电压将随集电极电流增大而增高。如图1a，电流容量将随结温升高而减少(NPT工艺正温度特性的体现)如图1b所示。 图1 栅极电压Uge与Uce和Tvj的关系 栅极电压Uge直接影响IGBT的可靠运行，栅极电压增高时有利于减小IGBT的开通损耗和导通损耗，但同时将使lGBT能承受的短路时间变短(10 μs以下)，使续流二极管反向恢复过电压增大，所以务必控制好栅极电压的变化范围，一般Vge可选择在-10~+15 V之间，关断电压-10V，开通电压+15V。开关时Uge与lg的关系曲线见图2a和图2b所示。 图2 开关时Uge与Ig的关系曲线 栅极电阻Rg增加，将使IGBT的开通与关断时间增加，使开通与关断能耗均增加，但同时，可以使续流二极管的反恢复过电压减小，同时减少EMI的影响。而门极电阻减少，则又使di/dt增大，可能引发IGBT误导通，但是，当Rg减少时，可以使得IGBT关断时由du/dt所带来误触发的可能性减小，同时也可以提高IGBT承受短路能量的能力，所以Rg 大小各有好坏，客户可根据自己设计特点选择。图3为Rg大小对开关特性的影响，损耗关系请参照图4所示。

基于IPOSIM的IGBT功率损耗仿真

基于IPOSIM的IGBT功率损耗仿真 【摘要】IGBT作为一种功率半导体器件，在电能应用邻域得到广泛应用。在IGBT的使用过程中，要求功率开关器件降低损耗、提高效率、提高性能。本文就IGBT的损耗计算方法作了简要介绍，并就英飞凌IGBT作了功率损耗的仿真分析。 【关键词】IGBT 功率损耗计算方法仿真The Simulation of The Power Loss for IGBT Base on IPOSIM（The 722 Research Institute of CSIC Hubei Wuhan 430205） Abstract：As a power semiconductor device，IGBT is widely used in the application of electric fields. During the use of IGBT，Request power switching device to reduce losses，improve efficiency and performance. This article briefly describes the loss calculation method on the IGBT，and made a simulation analysis of the power loss on Infineon IGBT. Keywords：IGBT；power loss；calculation method；simulation 一、引言 绝缘栅晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）是由BJT（双极型晶体管）和MOSFET（绝缘栅型场效

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：

IGBT损耗的计算步骤与方法

IGBT损耗的计算步骤与方法 IGBT损耗的计算步骤与方法 作者：微叶科技时间：2015-09-08 17:50 国内外有很多专家学者对IGBT器件的损耗模型进行了较深入的研究，还将损耗模型主要分为两大类：基于物理结构的IGBT损耗模型和基于数学结构的IGBT损耗模型。 基于物理结构的损耗模型通过分析IGBT/DIODE的物理结构和内部载流子的工作情况，采用电容、电阻、电感、电流源、电压源等一些相对简单的元件模拟出IGBT的特性，利用仿真软件仿真IGBT在各种工作情况下的电压、电流波形。从而计算得到IGBT的损耗。 基于数学方法的IGBT损耗模型与器件的具体类型 无关，它是基于大量数据的测量，试图寻找出功耗与各个因素的数量关系。 然而，在工程实践中工程师一般不会消耗大量的时 间来进行计算，所以本文就是在介绍基本原理的基础上，参考相应的资料结合实践给出合适的计算方法。

IGBT 典型的电压/电流曲线（VCE/ICE）如图1所示。这个曲线可以用门限电压加电阻电压叠加的方法来进行线性化，即 （1） 式中，ICN和VCEN为额定电流下的额定电压（由制造商提供，不同的IGBT模块略有不同）。 二极管的正向导通电压满足指数规律，但在工作范围内，也可以近似为一线性方程： （2） 式中，VFN为额定电流下的二极管电压降；为VFO 为门槛电压，典型值为0.7V。 图1 IGBT模块IGBT典型的电压/电流曲线（VCE/ICE）1. 损耗计算 由于二极管的计算方法与IGBT基本相同，所以下文主要分析的是IGBT部分。假设电源的开关波形如图2所

示。 图2 电源开关波形 （1）功率损耗 计算IGBT的功率损耗，首先来计算1个脉冲中的损耗，单个脉冲中包括导通损耗和开关损耗，如图3所示。 图3 单个脉冲IGBT的功率损耗 1）使用VCE(sat），VSIC特性曲线计算导通损耗，一般采用TJ=25℃时的特性曲线。 （3） 2）开关损耗 开关损耗可用实际电压电流波形在开通和关断时间内的积分来求得。

IGBT 损耗计算

IGBT 损耗计算 一、IGBT 1.1 导通损耗 ?=2 /0 ,0)('*)(*)(1T CE IGBT cond dt t t i t V T P τ 其中： ◆ )sin()(t I t i ω=：正弦的输出电流 ◆ )(*)(0t i r V t V CE CE +=：导通情况下的IGBT 的压降，其中0CE V 为门槛电压， r 为斜率电阻 ◆ )('t τ：逆变桥输出的占空比（导通时为1，关断时为0），一般情况下，该变 量的波形为())sin(12 1 )('?ωτ++=t m t ，m 为调制比，?为输出信号与电流之间的相位差。 推导得： ()??+==2 /0 02 /0 0,00)('*)(*)(*1 )('*)(*)(1T CE T CE IGBT cond dt t t i t i r V T dt t t i t V T P ττ ()()? ?? ? ??+++=2 /0 00 0)sin(121*)sin(*)sin(*1T CE dt t m t I t I r V T ?ωωω ???? ? ?++???? ??+=π?π3*8**cos 4**212020I r I V m I r I V CE CE 1.2 开关损耗 ()?+=2 /0 ,,0,)(1 *T off on IGBT SW IGBT SW dt I t E E T f P

其中 () ()nom dc nom nom nom IGBT off nom nom IGBT on off on IGBT SW V V I I V I E V I E I E E E ** ),(),()(,,,+=+= ∑= n n IGBT SW IGBT SW i E T P )(1,0 , ()∑+= n nom dc nom n nom nom IGBT off nom nom IGBT on V V I i V I E V I E T * * ),(),(1,,0 ()nom dc nom nom nom IGBT off nom nom IGBT on SW V V I I V I E V I E f ** ),(),(**1 ,,+= π 二、 DIODE 2.1 导通损耗 与IGBT 的导通损耗类似，只是针对DIODE 而言，上桥臂的IGBT 导通意味着下桥臂的DIODE 关断，反之，上桥臂的IGBT 关断意味着下桥臂的DIODE 导通。因此对于DIODE 来说 ())sin(12 1 )('?ωτ+-= t m t ?=2 /0 ,0)('*)(*)(1T CE DIODE cond dt t t i t V T P τ ???? ? ?+-???? ??+=π?π3*8**c o s 4**212020I r I V m I r I V CE CE 2.2 开关损耗 二极管开关损耗中的导通损耗可忽略不计，须考虑的是关断损耗： ()∑= n nom dc nom n nom nom DIODE off DIODE SW V V I i V I E T P * * ),(1 ,0, ()nom dc nom nom nom DIODE off SW V V I I V I E f ** ),(**1 ,π = 计算中，DIODE off E ,与DIODE 的反向恢复能量并不成正比，以下式进行等同

IGBT损耗计算及其散热设计

IGBT损耗计算及其散热设计 2

目录 1IGBT损耗分类 (1) 2损耗计算 (1) 2.1IGBT通态损耗计算 (2) 2.2IGBT开关损耗计算 (2) 2.3FWD的导通损耗 (2) 2.4FWD的开关损耗 (2) 3英飞凌IPOSIM6中损耗计算方法 (2) 4IGBT结温计算 (4) 4.1热阻 (4) 4.2结温计算 (4) 5散热器设计 (5) 6NTC电阻的使用 (5) 6.1使用模拟方法用获得NTC测量的温度 (5) 2

2 1 IGBT 损耗分类 IGBT 模块由IGBT 单元和FWD 单元构成，它们各自产生的损耗之和即为IGBT 模块整体所产生的损耗。另外，损耗一般可以分为导通损耗和开关损耗。 无论IGBT 单元还是FWD 单元的导通损耗均可通过输出特性计算。同时，开关损耗能通过开关损耗-集电极电流特性计算。根据计算出的损耗进行散热设计，保证结温T j 不超过允许值。因此，计算损耗时通常使用高结温的通态电压和开关损耗的值来进行计算。 对于IGBT 模块，正向截止损耗和控制损耗只占总损耗的一小部分，所以通常被忽略。只有在高截止电压(大于1千伏)或高的结层温度(大于150°C)时，截止电流成指数曲线增加，它带来的截止损耗变得越来越大，甚至会导致热失控。控制损耗通常只是在高频低压MOSFET 模块的应用中才给予考虑。 IGBT 模块的导通损耗取决于:负载电流、结层温度、占空比；对于给定的控制参数(R G ,V GG )和被忽略寄生元素(LS,Cload)，开通和关断功耗取决于:负载电流与负载电气特性(欧姆，电感，电容)、直流母线电压、结层温度、开关频率，总功耗计算公式如下: off on T cond T tot P P P P ++=)()( 由于续流二极管的截止损耗占总损耗的一小部分，所以亦被忽略了。它也有同IGBT 模块同样的限制。正向恢复过程导致了开通损耗，在快速二极管中这一损耗也是微不足道的，可以被忽略。续流二极管的导通损耗取决于: 负载电流(正向导通特性曲线VF=f(IF))、结层温度、占空比；对于给定的同续流二极管换流的IGBT 的参数和被忽略的寄生元素(LS)，关断损耗取决于:负载电流、直流母线电压、结层温度，开关频率，总损耗的计算公式如下: rr D cond D tot P P P +=)()( 模块的总损耗为单独的模块损耗乘以开关数量n ，即: n P P P D tot T tot M tot ?+=)()()()(

IGBT耗散功率计算

IGBT 耗散功率计算 不管是正常负荷还是超负荷，IGBT安全工作必须确保结温 不超过。 一关于IGBT及损耗 IGBT模块由IGBT本部和续流二极管FWD组成，各自发生的损耗的合计为IGBT模块整体损耗；同时，IGBT的损耗又分为通态（稳态）损耗和交换（开关）损耗。 通态损耗可通过稳态输出特性计算； 交换损耗可通过交换损耗-集电极电流特性来计算。 二IGBT（本部）耗散功率计算 1、通态功耗的计算

IGBT通态平均功耗是。 通态损耗近似是 PWM应用时，近似通态损耗。 2、开关损耗计算 开关损耗精确计算：测量开关过程中的波形，对其进行积分（积分时间是开通时间或关断时间） 开通损耗： 关断损耗：t 的积分面积是以焦耳为单位的开关能量。 总的开关损耗是开通与关断过程所损耗能量之和，平均开关损耗是单位脉冲开关损耗与开关频率相乘后得到：

实际上和可由交换损耗-集电极电流特性曲线来估算 大多数IGBT都会提供交换损耗与集电极电流特性曲线，如下图： 依据IGBT实际流过的电流值，查曲线得到和，即可计算平均开关损耗： 3、IGBT本部总损耗是通态损耗和开关损耗之和 三IGBT(FWD-二极管部)功率损耗 四VVVF变频器中IGBT模块的功耗计算

在SPWM调制的变频器中，IGBT的电流值及占空比经常变换，使得功耗计算很困难。 以下是估算公式： 1每一个IGBT的平均通态损耗 2 每一个IGBT的平均开关损耗 3 每一个桥臂IGBT的总功耗 4 反并联续流二极管的通态平均功耗 5 每一个IGBT总功耗 计算举例 条件： IGBT：eupec 公司 型号：FZ1200R33KF2C

英飞凌1700V 600A IGBT功率损耗+热阻计算

一 逆变模块计算 (1) 每个IGBT 的平均通态损耗 ()1(cos )83sat cp CE sat D P I V θπ=??+ =200×1.414×1.5×0.211 =89.5W (2) 每个IGBT 的平均开关损耗 ()()1[]SW on off PWM P E E f π=+? =0.318×（100+100）×1000/1000 =63.6W (3) 每个IGBT 的总功耗 T sat SW P P P =+ =89.5+63.6 =153.1W (4) 反并联续流二极管的通态平均功耗 1(cos )83D CP F D P I V θπ=?- =200×1.414×1.4×0.031 =12.3W (5) IGBT 和反并联二极管的功耗 A T D P P P =+ =153.1+12.3 =165.4W cp I 为输出正弦电流峰值；D 为PWM 信号占空比，取0.9；θcos 为功率因数，取0.9； on E 为j T =125C ?时，峰值电流cp I 下从曲线可查到的开通能量；off E 为j T =125C ?时，峰值电流cp I 下从曲线可查到的关断能量；PWM f 为PWM 开关频率；)(sat CE V 为j T =125C ?时，峰值电流cp I 下，IGBT 的饱和压降；F V 为反并联二极管导通压降。 对于三电平逆变器，耗散总功率为IGBT 损耗功率与箝位二极管损耗功率之和， Total P =A P ×12+D P ×6=2058.6W 结温核算：)(c j th T C j R P T T -?+= = 80+153.1×0.04 =86<125C ?

IGBT和反并联二极管损耗计算

IGBT和反并联二极管损耗计算 额定电流100A、开关频率500Hz，节温125°、直流电压1050V、输出电压700V、导通率0.667 IGBT损耗计算 1、导通损耗 100A*1.4V*0.667=93.4W 2、开通损耗 0.135Mj*500=67.5W 3、关断损耗 0.155Mj*500=77.5W 4、总损耗 93.4+67.5+77.5=238.4W 5、节壳温差 238.4W*0.06K/W=14.3K 6、散热器和壳温差 238.4W*0.029K/W=6.9K 7、散热器和节温差 14.3K+6.9K=21.2K IGBT反并联二极管损耗计算 1、导通损耗 100A*1.9V*0.333=63.3W 2、开通损耗 0.055Mj*500=27.5W 3、反向恢复损耗 0.110Mj*500=55W 4、总损耗 63.3+27.5+55=145.8W 5、节壳温差 145.8W*0.1K/W=14.6K 6、散热器和壳温差 145.8W*0.048K/W=7.0K 7、散热器和节温差 14.6K+7.0K=21.6K IGBT模块总损耗 238.4+135.8=374.2W 假设IGBT模块最高工作节温115°，则散热器表面最高温度为 115°-21.6°=93.4° 如果环境温度为50°，则散热器热阻为： R=(93.4-50)/374.2=0.116K/W

订购散热器时可按0.11K/W选择。 续流快速二极管损耗计算 1、导通损耗 100A*1.6V*0.333=53.3W 2、反向恢复损耗 0.02*500=10W 正常情况下，续流二极管是不会导通的，因此续流二极管只有反向恢复损耗，可以直接安装在柜子侧板上。

(最新经营)试谈IGBT耗散功率计算

IGBT耗散功率计算 不管是正常负荷还是超负荷，IGBT安全工作必须确保结温 不超过。 一关于IGBT及损耗 IGBT模块由IGBT本部和续流二极管FWD组成，各自发生的损耗的合计为IGBT模块整体损耗；同时，IGBT的损耗又分为通态（稳态）损耗和交换（开关）损耗。 通态损耗可通过稳态输出特性计算； 交换损耗可通过交换损耗-集电极电流特性来计算。 二IGBT（本部）耗散功率计算 1、通态功耗的计算

IGBT通态平均功耗是。 通态损耗近似是 PWM应用时，近似通态损耗。 2、开关损耗计算 开关损耗精确计算：测量开关过程中的波形，对其进行积分（积分时间是开通时间或关断时间） 开通损耗： 关断损耗：t 的积分面积是以焦耳为单位的开关能量。 总的开关损耗是开通与关断过程所损耗能量之和，平均开关损耗是单位脉冲开关损耗与开关频率相乘后得到： 实际上和可由交换损耗-集电极电流特性曲线来估算 大多数IGBT都会提供交换损耗与集电极电流特性曲线，如下图：

依据IGBT实际流过的电流值，查曲线得到和，即可计算平均 开关损耗： 3、IGBT本部总损耗是通态损耗和开关损耗之和 三IGBT(FWD-二极管部)功率损耗 四VVVF变频器中IGBT模块的功耗计算 在SPWM调制的变频器中，IGBT的电流值及占空比经常变换，使得功耗计算很困难。 以下是估算公式： 1每一个IGBT的平均通态损耗

2每一个IGBT的平均开关损耗 3每一个桥臂IGBT的总功耗 4反并联续流二极管的通态平均功耗 5每一个IGBT总功耗 计算举例 条件： IGBT：eupec企业 型号：FZ1200R33KF2C 开关频率20kHz; 功率因素0.8； SPWM变频器，400Kva,320kW。占空比D=50% 工作电流IC=600A 峰值电流Icp=600*