Hallo allemaal, Ik heb mijn artikelen al een tijdje niet meer bijgewerkt. Aan de ene kant heb ik het druk met mijn werk en ben ik erg lui. Volgens de statistieken bedraagt ​​de gemiddelde tijd die ik elke dag na het werk op mijn mobiele telefoon doorbreng bijna twee uur. Dat is jammer. Hoe kan ik mezelf als positieve en veelbelovende jongeman toestaan ​​zo ten onder te gaan? Dus ik stopte met mijn mobiele telefoon en bleef populair-wetenschappelijke artikelen schrijven!

DitperiodeLaten we een praatje makenIGBTVerlies macht, hoor vrienden vaak vragenIGBTWat is de maximale stroom die kan lopen? Hoe hoog mag de schakelfrequentie zijn? Eigenlijk ja.IGBTIedereen die iets over de toepassing weet, moet weten dat er geen manier is om nauwkeurige en kwantitatieve resultaten van deze problemen te geven.IGBTDe schakelfrequentie en uitgangsstroom van het apparaat zijn voornamelijk afhankelijk van de warmteafvoer van het apparaat. Zolang de warmteafvoer goed genoeg is, zet u deIGBTDe gegenereerde warmte kan op tijd worden afgevoerd, dan kan dat.“overklokken”。De reden waarom energiefabrikanten sommige buizen snelle buizen noemen, is dat ze geoptimaliseerd zijn.IGBTDe schakelsnelheid vermindert het schakelverlies.uit dieIGBTWat is het energieverbruik van de warmteafvoer tijdens bedrijf?Misschien heb je geen erg intuïtief concept. Vandaag zullen we enkele huishoudelijke apparaten combineren enIGBTKijk eens naar de horizontale vergelijking van het energieverbruik.

Laten we eerst kort het verlies van IGBT introduceren.IGBTHet verlies is hoofdzakelijk verdeeld inSchakelverlies en geleidingsverliesTwee delen. Schakelverliezen zijn onderverdeeld inInschakelverlies en uitschakelverliesOmdat de meeste toepassingen van IGBTInductieve belastingTijdens het inschakelen stijgt de collectorstroom eerst, waarna de spanning daalt. Bij de uitschakeltransiënt daarentegen bouwt de collectorspanning van de IGBT eerst op, waarna de stroom daalt, zodatIGBTHet schakelproces, spanning en stroom zullen hebbenOverlappend deel，In dit proces zijn de spanning en de stroom beide positief, en het vermogen vermenigvuldigd daarmee is ook positief, dus dat zal zo zijnenergie vrijgevenHoewel IGBT een elektronische vermogenschakelaar is, verschilt deze van een mechanische schakelaar doordat deze geleidt. Er zal een spanningsval van enkele volts optreden, dus er zal ook een bepaald verlies optreden, dat geleidingsverlies wordt genoemd.

Voor de meeste industriële toepassingen isIGBTEr zit een diode in. Hoewel de diode een passief apparaat is, kan hij dat niet, omdat de vriend ernaast een schakelapparaat is.aandacht besteden aan de eigen morele verheffing zonder aan anderen te denken.Hoe snel de IGBT inschakelt, hoe snel hij zichzelf uitschakelt.De natuurlijke materiaaleigenschappen zorgen er echter voor dat de diode op dat moment niet kan uitschakelen, waardoor de diode in korte tijd tegelijkertijd de sperspanning en sperstroom zal dragen. Op dat moment is het vermenigvuldigde vermogen van de twee positief, dus moet er ook energie worden afgegeven. Het voorwaarts inschakelen van de diode veroorzaakt ook enig verlies, maar dit is kleiner dan het uitschakelverlies, dus het schakelverlies van de diode verwijst voornamelijk naar het uitschakelverlies. Tegelijkertijd vereist het terugschakelen een bepaalde hersteltijd, dus het schakelverlies van de diode wordt ook wel het terugschakelverlies genoemd. Som van diodesIGBTOp dezelfde manier zijn er, hoewel de geleidingsmodulatiemethode wordt toegepast om de gelijkspanning te verminderen, nog steeds1-2VDe doorlaatspanningsval van de diode kan niet worden genegeerd bij hoge stroomsterktes, wat het geleidingsverlies van de diode is. Het is niet eenvoudig om over diodes na te denken, niet alleen onder druk van de grote broer ernaast, maar ook door nieuwe materialen.SiCHet risico van het vervangen van de diode laat zien dat de compressieweerstand van de diode ook buitengewoon is. . . Het is een beetje off-topic. Ga maar door. . .

Nu we het IGBT-schakelverlies kennen, kijken we er nog eens naar.IGBTDe verliesberekening, hier wil Lao Geng je een prachtig algoritme laten zien, het doel is om iedereen op de eerste plaats te latenIGBTlosbandigheidEn kracht en energieZorg voor een diep begrip van de relatie. Hier nemen we de 1700V 1400A-module van Infineon als voorbeeld voor een eenvoudige uitleg, met het modelnummer vanFF1400R17IP4。De kleine vrienden die de inhoud uit het verleden lezen, vragen Lao Geng misschien waarom je deze pijp altijd als voorbeeld neemt. Onthoud een woord, ik ben bezig met hoge macht, en het eerste waarmee ik in contact kwam, is deze module. Ik heb diepe gevoelens voor deze module. Laten we eens kijken naar de corresponderende relatie tussen schakelverlies en stroom van deze module, zoals weergegeven in de volgende afbeelding.

Je kunt zien dat naarmate de stroom toeneemtIGBTHet schakelverlies wordt groter en het verlies is ook temperatuurgerelateerd. met betrekking tot1400ADe module, met goede warmteafvoer, kan naar buiten lopen800A，Laten we dan beginnen800AHet is bijvoorbeeld niet moeilijk om dit uit de bovenstaande figuur te achterhalen.IGBT在125℃ 800AOnder de stroom van elk inschakelverlies is280 mJ，Het apparaat kan dat ook zijnmW，Uitschakelverlies is420 mJ，Dan is het totale schakelverlies per keer700 mJ.veronderstellenIGBTDe schakelfrequentie van is2kHz,De 1s van IGBT genereren 700 mJ * 2000 = 1400 J warmte, wat overeenkomt met 1.4 kWh elektriciteit die in één uur wordt verbruikt. Die 1s-opwekking1400JGelijk aan hoeveel vermogen van elektrische apparatuur? Na eenvoudige conversie kan het equivalent zijn aan a1400WDe oude Geng keek rond in de huishoudelijke apparaten, zag de heetwaterketel stomen en keek naar het beroemde merk.1500W，Toevallig is dit vergelijkbaar met het stroomverbruik van de module.

Sommige vrienden zullen je misschien te onprofessioneel vinden. Hoe kun je dat nou doen? Ja, bovenstaande berekening is echt zinloos, omdat het losstaat van de praktische toepassing en tegelijkertijd geen rekening houdt met geleidingsverlies, diodeverlies, enzovoort. Lao Geng's belangrijkste doel is om wetenschap voor iedereen te populariseren.En kracht en energieHet verschil, zolang je voelt dat er iets te winnen valt. in werkelijkheidIGBTDe formule voor verliesberekening is complex en houdt verband met circuittopologie, arbeidsfactor,PWMModulatie enzovoort. Er zijn veel online bronnen voor gedetailleerde berekeningsformules. Je kunt ze zelf opzoeken, en de meeste komen uit een document van Infineon.“Dimensioneringsprogramma IPOSIM voor verlies- en thermische berekening van Infineon IGBT-modules”，Als u het niet kunt vinden, kunt u ook contact opnemen met Lao Geng. De contactgegevens waren in het verleden beschikbaar. Het volgende is gebaseerd op dat van InfineonIPOSIMSimulatiesoftware wordt vaak op twee manieren gebruikt.IGBTKijk eens naar een voorbeeld van de vermogensdissipatie van een omvormer.IGBTHoe groot is het verlies tijdens het werken?

Nu elektrische voertuigen op nieuwe energie zo populair zijn, nemen we de Infineon HP Drive-module FS820R08A6P2B als voorbeeld. Dit is een auto-voedingsmodule met 6 eenheden. Volgens vrienden die zich bezighouden met nieuwe energie, wordt deze module gebruikt in Weilai, Geely en GM Buick, en is het een sterproduct. De nominale spanning van deze module is 750 V, de stroomsterkte is 820 A en er zitten 6 IGBT's in. Het uitgangsvermogen van de driver van deze module kan oplopen tot 200 kW, wat absoluut een hefboomeffect is bij gebruik in personenauto's. De module en het interne circuit zijn weergegeven in de volgende afbeelding:

Infineon IPOSIM wordt gebruikt voor eenvoudige vermogenssimulatie. Onder de omstandigheden van een accuspanning van 400 V, een uitgangscircuit van 500 A en een schakelfrequentie van 8 kHz bedraagt ​​het dissipatievermogen van een enkele IGBT 500 W en dat van de hele module ongeveer 3000 W. Geng keek opnieuw rond in de huishoudelijke apparaten en ontdekte dat het vermogen van de waterverwarmer voor het baden slechts 3000 W W was. Wat een toeval. Op dit moment zullen er vast een paar vrienden zijn die zullen zeggen: Lao Geng, hoe kun je zo berekenend zijn? Haha, weet je. . . Het is moeilijk voor te stellen dat zo'n module ter grootte van een handpalm zoveel stroom kan verbruiken tijdens het werken.

Het warmteafvoervermogen van de bovenstaande module is niet gering. Laten we een grote module bouwen en de middenspanningsomvormer (3300 V) met hoog vermogen en drie niveaus als voorbeeld nemen ter illustratie. De omvormer maakt gebruik van een 4500 A 1200 A IHV-module met een uitgangsstroom van 500 A. In totaal zijn er 12 IGBT-modules en 6 diodes nodig voor de drie niveaus, zoals weergegeven in de volgende afbeelding:

Bij halve busspanning2800V, uitgangsstroom500A，schakelfrequentie1kHzDe simulatiegegevens worden hieronder weergegeven en u kunt zien dat het schakelverlies van de buitenste buis met drie niveaus dichtbij is.2500W，Het schakelverlies van de buis is slechts740W，Het heeft voornamelijk te maken met de werkingstoestand van de omvormer. Later, wanneer u de gelegenheid heeft, kunt u specifiek over dit onderwerp praten, dus ik zal er in dit nummer niet over praten.

Na een eenvoudige berekening bedraagt ​​het totale energieverbruik van een enkele brugarm met drie niveaus 8,400 W, en het totale energieverbruik van deze drie fasen ongeveer 25 kW. Dit vermogensverlies is nog steeds erg groot, maar op dit moment is het uitgangsvermogen van de omvormer ook erg groot, bijna 3MW. Als je om je heen kijkt, lijkt het erop dat er niet zulke grote apparaten in huis zijn. Ik dacht ineens dat ik een tijdje geleden net de elektriciteitsrekening had betaald. Ik keek naar de lijst. De gemiddelde maandelijkse elektriciteitsrekening is 200 kWh en de elektriciteitsrekening is 100 yuan, dus ongeveer 7 kWh per dag in 3.5 yuan. Dit elektriciteitsverbruik zou voldoende moeten zijn voor de meeste huishoudens. Als de hierboven genoemde omvormer op vol vermogen draait, met hoeveel gebruikers is het door IGBT gegenereerde warmteverbruik dan gelijk aan het elektriciteitsverbruik? Hoeveel wordt er per dag aan de elektriciteitsrekening verspild? Geïnteresseerde vrienden kunnen zelf berekenen. Hier is het antwoord direct: 89 huishoudens, 312 yuan. Ben je verrast? Het is bijna genoeg elektriciteit voor gebruikers van een gebouw. Oh, sommige vrienden herinnerden eraan dat het berekend moet worden op basis van de industriële elektriciteitsrekening. Welnu, de prijs is hoger. . .

 Sommige van de bovenstaande gevallen zijn slechts eenvoudige simulatiegegevens, en er zit nog steeds een zekere kloof tussen deze en de daadwerkelijke toepassing. Neem het niet te serieus, beschouw het gewoon als populaire wetenschap. Het is echter niet moeilijk om te achterhalen hoe kritisch de warmteafvoer van IGBT is. Als zo'n grote hoeveelheid warmte niet goed wordt verwerkt, kan het gevaarlijk zijn. . .

Oké, laten we het hier vandaag delen. Als er iets mis is met de bovenstaande inhoud, bekritiseer en corrigeer mij dan! Als je het gevoel hebt dat je iets hebt gewonnen, help ons dan om het leuk te vinden en door te sturen, zodat dit artikel door meer mensen in nood kan worden gezien. Bedankt!Om meer te weten te komen over vermogenselektronica-hardware, kunt u zoeken op het officiële WeChat-account "Dr. Geng's Power Electronic Technology" op WeChat, dat elke week wordt bijgewerkt om u mee te nemen naar de oceaan van vermogenselektronica-technologie!Een deel van de foto's komt van internet. Als er sprake is van overtreding, neem dan contact op met de auteur om deze te verwijderen!