Hola a todos, hace mucho que no actualizo mis artículos. Por un lado, estoy ocupado con mi trabajo y soy muy vago. Según las estadísticas, el tiempo medio que paso cada día frente al teléfono móvil después del trabajo es de casi dos horas. Es una pena. Como joven positivo y prometedor, ¿cómo puedo permitirme caer así? ¡Así que dejé mi teléfono móvil y sigo escribiendo artículos de divulgación científica!

EsteperíodoVamos a tener una charlaIGBTDisipa el poder, a menudo escuchas a tus amigos preguntarIGBT¿Cuál es la corriente máxima que puede correr? ¿Qué tan alta puede ser la frecuencia de conmutación? En realidad, sí.IGBTCualquiera que sepa algo sobre aplicaciones debe saber que no hay forma de dar resultados precisos y cuantitativos de estos problemas.IGBTLa frecuencia de conmutación y la corriente de salida del dispositivo dependen principalmente de la disipación de calor del dispositivo. Mientras la disipación de calor sea lo suficientemente buena, coloque elIGBTEl calor generado se puede eliminar a tiempo y luego se podrá”.Overclocking”。La razón por la que los fabricantes de energía llaman a algunos tubos tubos rápidos es porque están optimizados.IGBTLa velocidad de conmutación reduce la pérdida de conmutación.que IGBT¿Cuál es el consumo de energía de la disipación de calor durante el funcionamiento?Quizás no tengas un concepto muy intuitivo. Hoy combinaremos algunos electrodomésticos yIGBTEche un vistazo a la comparación horizontal del consumo de energía.

Primero, presentemos brevemente la pérdida de IGBT.IGBTLa pérdida se divide principalmente enPérdida de conmutación y pérdida de conducción.Dos partes. Las pérdidas por conmutación se dividen enPérdida de encendido y pérdida de apagado，Debido a que la mayoría de las aplicaciones de IGBT sonCarga inductivaDurante el encendido, la corriente del colector aumenta primero y luego la tensión disminuye. Por el contrario, durante el estado transitorio de apagado, la tensión del colector del IGBT aumenta primero y luego la corriente disminuye, de modo queIGBTEl proceso de conmutación, voltaje y corriente tendránparte superpuestaEn este proceso, el voltaje y la corriente son positivos y la potencia multiplicada por ellos también es positiva, por lo queliberar energía。Aunque IGBT es un interruptor electrónico de potencia, es diferente del interruptor mecánico cuando conduce, y habrá una caída de voltaje de varios voltios, por lo que también producirá una cierta pérdida, que se llama pérdida de conducción.

Para la mayoría de las aplicaciones industriales,IGBTDentro habrá un diodo. Aunque el diodo es un dispositivo pasivo, debido a que el amigo que está al lado es un dispositivo de conmutación, no puede ni puede.prestar atención a la propia elevación moral sin pensar en los demás.Qué tan rápido se enciende el IGBT y qué tan rápido se apaga.Sin embargo, las características innatas del material determinan que no tiene la capacidad de apagarse en ese momento, por lo que el diodo soportará el voltaje inverso y la corriente inversa al mismo tiempo en un corto tiempo. En este momento, el poder multiplicado de los dos es positivo, por lo que también necesita liberar energía. El encendido directo del diodo también causará alguna pérdida, pero es menor que la pérdida de apagado, por lo que la pérdida de conmutación del diodo se refiere principalmente a la pérdida de apagado. Al mismo tiempo, el apagado inverso requiere un cierto tiempo de recuperación, por lo que la pérdida de conmutación del diodo también se denomina pérdida de recuperación inversa. Suma de diodosIGBTDe manera similar, aunque se adopta el método de modulación de conductancia para reducir el voltaje directo, todavía existen1-2VLa caída de voltaje directo del diodo no se puede ignorar bajo corriente alta, que es la pérdida de conducción del diodo. No es fácil pensar en diodos, no sólo por la presión del hermano mayor que está a su lado, sino también por los nuevos materiales.SiCEl riesgo de reemplazar el diodo muestra que la resistencia a la compresión del diodo también es extraordinaria. . . Está un poco fuera de tema. Seguir. . .

Después de conocer la pérdida de conmutación IGBT, veámosla nuevamente.IGBTEl cálculo de pérdidas, aquí Lao Geng quiere mostrarles un algoritmo maravilloso, el propósito es dejar que todos sean los primeros.IGBTdisipaciónY poder y energíaTener un conocimiento profundo de la relación. Aquí, tomamos el módulo 1700V 1400A de Infineon como ejemplo para una explicación simple, con el número de modelo deFF1400R17IP4。Los pequeños amigos que lean el contenido anterior pueden preguntarle a Lao Geng por qué siempre toma esta pipa como ejemplo. Recuerde una palabra, estoy involucrado en alta potencia y lo primero con lo que entré en contacto fue este módulo. Tengo sentimientos profundos por este módulo. Echemos un vistazo a la relación correspondiente entre la pérdida de conmutación y la corriente de este módulo, como se muestra en la siguiente figura:

Se puede observar que a medida que aumenta la corrienteIGBTLa pérdida de conmutación aumenta y la pérdida también está relacionada con la temperatura. con respecto a1400AEl módulo, con buena disipación de calor, puede funcionar a800AEntonces comencemos con800APor ejemplo, no es difícil averiguarlo en la figura anterior.IGBT在125℃ 800ABajo la corriente de cada pérdida de encendido es280mJ，La unidad también puede sermW，La pérdida de apagado es420mJEntonces la pérdida total de conmutación por tiempo es700mJ.suponerIGBTLa frecuencia de conmutación de es2kHz,Los 1s de IGBT generarán 700 mJ * 2000 = 1400 J de calor, lo que equivale a 1.4 kWh de electricidad consumida en una hora. Esa generación de 1s1400J¿A cuánta potencia equivale un equipo eléctrico? Después de una simple conversión, puede ser equivalente a un1400 WEl viejo Geng miró alrededor de los electrodomésticos, encontró que el hervidor de agua caliente humeaba y miró la famosa marca.1500 W，Por cierto, es similar al consumo de energía del módulo.

Algunos amigos pueden decir que eres demasiado poco profesional. Como puedes hacer eso? Sí, el cálculo anterior realmente no tiene sentido, porque está divorciado de la aplicación práctica y, al mismo tiempo, no tiene en cuenta la pérdida de conducción, la pérdida de diodo, etc. El principal objetivo de Lao Geng es popularizar la ciencia para todos.Y poder y energíaLa diferencia, siempre y cuando sientas que hay algo que ganar. En realidadIGBTLa fórmula de cálculo de pérdidas es compleja y está relacionada con la topología del circuito, el factor de potencia,PWMModulación, etc. Hay muchos recursos en línea para fórmulas de cálculo detalladas. Puede buscarlos usted mismo y la mayoría provienen de un documento de Infineon”.Programa de dimensionamiento IPOSIM para el cálculo de pérdidas y térmico de módulos IGBT de Infineon”，Si no puede encontrarlo, también puede comunicarse con Lao Geng. La información de contacto ha estado disponible en el pasado. Lo siguiente se basa en InfineonIPOSIMEl software de simulación se utiliza habitualmente de dos maneras.IGBTPara ver un ejemplo de disipación de potencia del inversor, eche un vistazo.IGBT¿Qué tan grande es la pérdida al trabajar?

Ahora que los vehículos eléctricos de nueva energía son tan populares, tomemos como ejemplo el módulo Infineon HP Drive FS820R08A6P2B. Este es un módulo de potencia automotriz de 6 unidades. Según amigos dedicados a las nuevas energías, este módulo se utiliza en Weilai, Geely y GM Buick, y es un producto estrella. Este módulo tiene una tensión nominal de 750 V y una corriente de 820 A, e incorpora 6 IGBT. La potencia de salida del controlador de este módulo puede alcanzar los 200 kW, lo cual es muy útil en vehículos de pasajeros. La siguiente figura muestra el módulo y su circuito interno:

Infineon IPOSIM se utiliza para simulaciones de potencia sencillas. Con un voltaje de batería de 400 V, un circuito de salida de 500 A y una frecuencia de conmutación de 8 kHz, la potencia de disipación de un solo IGBT es de 500 W, y la del módulo completo es de aproximadamente 3000 W. Geng volvió a mirar los electrodomésticos y descubrió que la potencia del calentador de agua para bañarse era de solo 3000 W. Qué coincidencia. En este momento, debe haber algunos amigos que digan: Lao Geng, ¿cómo puedes ser tan calculador? Jaja, ya sabes. . . Es difícil imaginar que un módulo del tamaño de la palma de la mano pueda generar tanto consumo de energía cuando está en funcionamiento.

La potencia de disipación térmica del módulo mencionado es considerable. Construyamos un módulo grande, tomando como ejemplo un inversor de media tensión de 3300 V y alta potencia de tres niveles. El inversor utiliza un módulo IHV de 4500 V y 1200 A con una corriente de salida de 500 A. Se requieren 12 módulos IGBT y 6 diodos para los tres niveles, como se muestra en la siguiente figura:

A media tensión de bus2800V,corriente de salida500A,frecuencia de cambio1kHzLos datos de simulación se muestran a continuación y se puede ver que la pérdida de conmutación del tubo exterior de tres niveles está cerca.2500 W, la pérdida de conmutación del tubo es solo740 WEstá relacionado principalmente con las condiciones de funcionamiento del inversor. Más adelante, cuando tengas la oportunidad, podrás hablar sobre este tema específicamente, así que no hablaré de eso en este número.

Después de un simple cálculo, el consumo total de energía de un solo brazo de puente de tres niveles es de 8,400 W, y el consumo total de energía de esas tres fases es de aproximadamente 25 kW. Esta pérdida de energía sigue siendo muy grande, pero en este momento, la potencia de salida del inversor también es muy grande, casi 3 MW. Mirando a nuestro alrededor, parece que no hay electrodomésticos tan grandes en casa. De repente pensé que acababa de pagar la factura de la luz hace algún tiempo. Miré la lista. La factura de electricidad mensual promedio es de 200 kWh y la factura de electricidad es de 100 yuanes, por lo que son aproximadamente 7 kWh por día en 3.5 yuanes. Este consumo eléctrico debería ser suficiente para la mayoría de los hogares. Si el inversor mencionado funciona a plena carga, ¿a cuántos usuarios equivaldrá el consumo eléctrico del calor generado por los IGBT? ¿Cuánto se desperdicia la factura de la luz en un día? Los amigos interesados ​​pueden calcularlo ellos mismos. Aquí está la respuesta directa: 89 hogares, 312 yuanes. ¿Estás sorprendido? Es casi suficiente electricidad para los usuarios de un edificio. Oh, algunos amigos recordaron que se debe calcular según la factura de electricidad industrial. Bueno, el precio es más alto. . .

 Algunos de los casos anteriores son solo datos de simulación simples, y aún existe una cierta diferencia entre ellos y la aplicación real. No se tome demasiado en serio, tómelo como ciencia popular. Sin embargo, no es difícil determinar cuán crítica es la disipación de calor de los IGBT. Si una cantidad de calor tan grande no se gestiona adecuadamente, será peligroso. . .

Ok, compartámoslo aquí hoy. Si hay algún problema con el contenido anterior, ¡critíqueme y corríjame! Si cree que ha ganado algo, por favor ayúdenos a darle me gusta y reenvíelo para que más personas necesitadas puedan ver este artículo. ¡Gracias!Para obtener más información sobre el hardware electrónico de potencia, busque "Tecnología electrónica de potencia del Dr. Geng" de la cuenta oficial de WeChat en WeChat, que se actualizará cada semana para llevarlo al océano de la tecnología electrónica de potencia.Algunas de las imágenes son de Internet. Si hay alguna infracción, comuníquese con el autor para eliminarla.