Всем привет, давно не обновлял свои статьи. С одной стороны, я занят своей работой и очень ленив. По статистике, среднее время, которое я провожу за мобильным телефоном после работы каждый день, составляет почти два часа. Жаль. Как позитивный и многообещающий молодой человек, как я могу позволить себе так опуститься? Поэтому я отказался от мобильного телефона и продолжил писать научно-популярные статьи!

ЭтопериодДавай поговоримIGBTРассеивайте силу, часто слышите, как друзья спрашиваютIGBTКакой максимальный ток может работать? Насколько высокой может быть частота переключения? На самом деле да.IGBTЛюбой, кто что-то знает о применении, должен знать, что не существует способа дать точные и количественные результаты решения этих проблем.IGBTЧастота переключения и выходной ток устройства в основном зависят от тепловыделения устройства. Если рассеивание тепла достаточно хорошее, поместитеIGBTВыделенное тепло можно будет вовремя отвести, тогда и вы сможете».Overclocking«。Причина, по которой производители электроэнергии называют некоторые лампы быстрыми, заключается в том, что они оптимизированы.IGBTСкорость переключения снижает потери на переключение.котораяIGBTКакова потребляемая мощность рассеивания тепла во время работы?Возможно, у вас не очень интуитивное представление. Сегодня мы объединим немного бытовой техники иIGBTВзгляните на горизонтальное сравнение энергопотребления.

Во-первых, давайте кратко рассмотрим потери IGBT.IGBTПотери в основном делятся наПотери переключения и потери проводимостиДве части. Коммутационные потери делятся наПотери при включении и потери при выключении，Поскольку большинство применений IGBTИндуктивная нагрузкаПри включении сначала растёт ток коллектора, а затем падает напряжение. Напротив, при выключении IGBT сначала растёт напряжение коллектора, а затем падает ток, так чтоIGBTПроцесс переключения, напряжение и ток будут иметьПерекрывающаяся часть，В этом процессе напряжение и ток положительны, и мощность, умноженная на них, также положительна, поэтому она будетвысвободить энергиюХотя IGBT является силовым электронным переключателем, при проведении тока он отличается от механического переключателя, и при этом возникает падение напряжения на несколько вольт, поэтому он также приводит к определенным потерям, которые называются потерями проводимости.

Для большинства промышленных примененийIGBTВнутри будет диод. Хоть диод и является пассивным устройством, потому что приятель рядом с ним - коммутирующее устройство, он не может и не может.обращать внимание на собственный моральный подъем, не думая о других.Насколько быстро включается IGBT, настолько же быстро он и выключается.，Однако врожденные характеристики материала определяют, что у вас нет возможности выключиться в этот момент, поэтому диод будет выдерживать одновременно обратное напряжение и обратный ток за короткое время. В это время умноженная сила двух положительна, поэтому ей также необходимо высвободить энергию. Прямое включение диода также вызовет некоторые потери, но они меньше, чем потери при выключении, поэтому потери при переключении диода в основном относятся к потерям при выключении. В то же время обратное выключение требует определенного времени восстановления, поэтому потери переключения диода еще называют потерями обратного восстановления. Сумма диодовIGBTАналогичным образом, хотя метод модуляции проводимости используется для снижения постоянного напряжения, все еще существуют1-2VПрямое падение напряжения на диоде нельзя игнорировать при большом токе, что является потерей проводимости диода. Нелегко думать о диодах не только под давлением старшего брата рядом с ними, но и из-за новых материалов.карбид кремнияРиск замены диода показывает, что сопротивление диода сжатию также чрезвычайно велико. . . Это немного не по теме. Продолжать. . .

Зная потери переключения IGBT, давайте рассмотрим их еще раз.IGBTРасчет потерь, здесь Лао Гэн хочет показать вам замечательный алгоритм, цель которого - позволить всем сначалаIGBTрассеиваниеИ сила и энергияИметь глубокое понимание отношений. Здесь в качестве примера для простого объяснения мы возьмем модуль Infineon на 1700 В, 1400 А, с номером моделиФФ1400Р17ИП4。Маленькие друзья, прочитавшие прошлый контент, могут спросить Лао Гэна, почему ты всегда берешь эту трубку в качестве примера. Запомните слово, я занимаюсь большой мощностью и первое с чем я столкнулся это этот модуль. У меня глубокие чувства к этому модулю. Давайте посмотрим на соответствующую взаимосвязь между потерями переключения и током этого модуля, как показано на следующем рисунке:

Видно, что по мере увеличения токаIGBTПотери на переключение становятся больше, и потери также связаны с температурой. в отношении к1400AМодуль с хорошей теплоотдачей может работать до800A，Тогда начнем с800AНапример, это несложно узнать по приведенному выше рисунку.IGBT在125 ℃), 800AПри токе каждого включения потери280 мДж，Агрегат также может бытьмВт，Потери при выключении420 мДж，Тогда общие потери на переключение за раз равны700 мДж.предполагатьIGBTЧастота переключения2kHz,1 с IGBT генерирует 700 мДж * 2000 = 1400 Дж тепла, что эквивалентно 1.4 кВт·ч электроэнергии, потребляемой в час. Эта 1 с генерация1400JЭквивалент какой мощности электрооборудования? После простого преобразования это может быть эквивалентно1400 ВтСтарый Гэн осмотрел бытовую технику, обнаружил, что чайник с горячей водой дымится, и посмотрел на знаменитую марку.1500 Вт，Кстати, это похоже на энергопотребление модуля.

Некоторые друзья могут сказать, что вы слишком непрофессиональны. Как ты можешь это сделать? Да, приведенный выше расчет действительно бессмысленен, поскольку он оторван от практического применения и в то же время не учитывает потери проводимости, потери на диодах и так далее. Основная цель Лао Гэна — популяризация науки для всех.И сила и энергияРазница в том, что вы чувствуете, что можете что-то получить. фактическиIGBTФормула расчета потерь сложна и связана с топологией схемы, коэффициентом мощности,ШИММодуляция и так далее. Существует множество онлайн-ресурсов с подробными формулами расчета. Вы можете поискать их самостоятельно, и большинство из них взято из документов Infineon».Программа расчета размеров IPOSIM для расчета потерь и температурных потерь модулей IGBT Infineon«，Если вы не можете его найти, вы также можете связаться с Лао Гэном. Контактная информация уже была доступна. Следующее основано на InfineonИПОСИМПрограммное обеспечение для моделирования обычно используется двумя способами.IGBTВзгляните на пример рассеиваемой мощности инвертора.IGBTНасколько велики потери при работе?

Теперь, когда электромобили на новой энергии настолько популярны, давайте в качестве примера возьмем модуль Infineon HP Drive FS820R08A6P2B. Это автомобильный силовой модуль на 6 единиц. По словам друзей, занимающихся новой энергетикой, этот модуль используется в Weilai, Geely и GM Buick, и это звездный продукт. Номинальное напряжение модуля составляет 750 В, ток — 820 А. Модуль содержит 6 IGBT-транзисторов. Выходная мощность драйвера, изготовленного из этого модуля, может достигать 200 кВт, что является оптимальным для использования в легковых автомобилях. Внешний вид модуля и внутренняя схема показаны на следующем рисунке:

Для простого моделирования энергопотребления используется Infineon IPOSIM. При напряжении батареи 400 В, выходном токе 500 А и частоте коммутации 8 кГц рассеиваемая мощность одного IGBT составляет 500 Вт, а рассеиваемая мощность всего модуля — около 3000 Вт. Гэн еще раз осмотрел бытовую технику и обнаружил, что мощность водонагревателя для купания составляет всего 3000 Вт. Какое совпадение. В это время наверняка найдутся друзья, которые скажут: «Лао Гэн, как ты можешь быть таким расчетливым?» Хаха, ты знаешь. . . Трудно представить, что такой модуль размером с ладонь может генерировать при работе столь большое энергопотребление.

Тепловыделение этого модуля не так уж мало. Давайте создадим большой модуль и возьмём в качестве примера трёхуровневый инвертор среднего напряжения 3300 В. Инвертор использует модуль IHV 4500AV 1200A с выходным током 500 А. Для трёхуровневой конструкции требуется 12 IGBT-модулей и 6 диодов, как показано на рисунке ниже.

При половине напряжения шины2800V,выходной ток500A, частота переключения1kHzДанные моделирования показаны ниже, и видно, что потери на переключение трехуровневой внешней трубки близки.2500 Вт，Потери на переключение трубки740 Вт，В основном это связано с рабочим состоянием инвертора. Позже, когда у вас будет возможность, вы сможете поговорить на эту тему конкретно, поэтому в этом выпуске я не буду об этом говорить.

После простого расчета общая потребляемая мощность одного трехуровневого плеча моста составляет 8,400 Вт, а общая потребляемая мощность этих трех фаз составляет около 25 кВт. Эта потеря мощности по-прежнему очень велика, но в настоящее время выходная мощность инвертора также очень велика, почти 3 МВт. Оглядываясь вокруг, кажется, что такой большой техники в доме нет. Я вдруг подумал, что какое-то время назад только что оплатил счет за электричество. Я посмотрел на список. Среднемесячный счет за электроэнергию составляет 200 кВтч, а счет за электроэнергию — 100 юаней, то есть около 7 кВтч в день составляет 3.5 юаня. Этого потребления электроэнергии должно хватить на большинство домохозяйств. Если упомянутый выше инвертор работает на полной нагрузке, какому количеству пользователей будет эквивалентно тепло, вырабатываемое IGBT? Сколько тратится счет за электроэнергию в день? Заинтересованные друзья могут рассчитать самостоятельно. Вот прямой ответ: 89 домохозяйств, 312 юаней. Вы удивлены? Этого электричества почти достаточно для пользователей здания. Ой, друзья напомнили, что рассчитывать надо по промышленному счету за электроэнергию. Ну и цена выше. . .

 Некоторые из приведённых выше случаев – это всего лишь данные простого моделирования, и между ними и реальным применением всё ещё существует определённый разрыв. Не стоит относиться к этому слишком серьёзно, просто воспринимайте это как научно-популярную литературу. Однако нетрудно понять, насколько критично рассеивание тепла в IGBT. Если с таким большим количеством тепла не справиться должным образом, оно может быть опасным. . .

Хорошо, давайте поделимся этим здесь сегодня. Если в приведенном выше контенте есть что-то не так, пожалуйста, раскритикуйте и поправьте меня! Если вы чувствуете, что что-то приобрели, пожалуйста, поставьте лайк и перешлите, чтобы эту статью увидело больше нуждающихся. Спасибо!Чтобы узнать больше о силовом электронном оборудовании, воспользуйтесь поиском в официальном аккаунте WeChat «Технологии силовой электроники доктора Гэна» на WeChat, который будет обновляться каждую неделю, чтобы перенести вас в океан силовой электронной технологии!Некоторые фотографии взяты из Интернета. Если есть какие-либо нарушения, пожалуйста, свяжитесь с автором, чтобы удалить их!