Xin chào mọi người, lâu rồi mình không cập nhật bài viết của mình. Một mặt, tôi bận công việc và thực sự lười biếng. Theo thống kê, thời gian trung bình tôi sử dụng điện thoại di động sau giờ làm việc mỗi ngày là gần hai giờ. Thật đáng tiếc. Là một thanh niên tích cực và đầy triển vọng, làm sao tôi có thể cho phép mình sa sút như thế này? Vì vậy, tôi đã bỏ điện thoại di động của mình và tiếp tục viết các bài báo khoa học phổ biến!

Cái nàythời gianChúng ta hãy trò chuyệnIGBTTiêu hao điện, thường nghe bạn bè hỏi thămIGBTDòng điện tối đa có thể chạy là bao nhiêu? Tần số chuyển đổi có thể cao đến mức nào? Trên thực tế, có.IGBTBất cứ ai biết gì về ứng dụng đều nên biết rằng không có cách nào đưa ra kết quả chính xác và định lượng cho những vấn đề này.IGBTTần số chuyển mạch và dòng điện đầu ra của thiết bị chủ yếu phụ thuộc vào khả năng tản nhiệt của thiết bị. Miễn là tản nhiệt đủ tốt, hãy đặtIGBTNhiệt lượng sinh ra có thể được lấy đi kịp thời, bạn có thể làm được.”Ép xung”。Lý do tại sao các nhà sản xuất điện gọi một số ống là ống nhanh là vì chúng đã được tối ưu hóa.IGBTTốc độ chuyển mạch làm giảm tổn thất chuyển mạch.việc nàyIGBTĐiện năng tiêu thụ của tản nhiệt trong quá trình hoạt động là bao nhiêu?Có lẽ bạn không có một khái niệm rất trực quan. Hôm nay chúng ta sẽ tổng hợp một số đồ dùng gia đình vàIGBTHãy nhìn vào sự so sánh theo chiều ngang của mức tiêu thụ điện năng.

Trước tiên, chúng ta hãy giới thiệu sơ qua về sự mất mát của IGBT.IGBTSự mất mát chủ yếu được chia thànhTổn thất chuyển mạch và tổn thất dẫn điệnHai phần. Tổn thất chuyển mạch được chia thànhMất khi bật và mất khi tắt，Bởi vì hầu hết các ứng dụng của IGBT làTải cảm ứng，Trong quá trình bật, dòng điện cực thu tăng trước, sau đó điện áp giảm. Ngược lại, đối với trạng thái quá độ tắt, điện áp cực thu của IGBT tăng trước, sau đó dòng điện giảm, do đóIGBTQuá trình chuyển mạch, điện áp và dòng điện sẽ cóPhần chồng chéo,Trong quá trình này, điện áp và dòng điện đều dương và công suất nhân với chúng cũng dương, vì vậy nó sẽgiải phóng năng lượng。Mặc dù IGBT là một công tắc điện tử công suất, nhưng khi dẫn điện, nó khác với công tắc cơ học và sẽ có sự sụt áp vài vôn, do đó cũng sẽ tạo ra một lượng tổn thất nhất định, được gọi là tổn thất dẫn điện.

Đối với hầu hết các ứng dụng công nghiệp,IGBTSẽ có một diode bên trong. Mặc dù diode là một thiết bị thụ động, nhưng vì người bạn bên cạnh nó là thiết bị chuyển mạch nên anh ta không thể và không thể.chú ý nâng cao đạo đức của chính mình mà không nghĩ đến người khác.Tốc độ bật và tắt của IGBT nhanh như thế nào.,Tuy nhiên, đặc tính bẩm sinh của vật liệu xác định rằng bạn không có khả năng tắt tại thời điểm đó, do đó diode sẽ đồng thời chịu điện áp ngược và dòng điện ngược trong thời gian ngắn. Lúc này, sức mạnh nhân lên của cả hai là dương nên cũng cần giải phóng năng lượng. Việc bật diode về phía trước cũng sẽ gây ra một số tổn thất, nhưng nó nhỏ hơn tổn thất khi tắt, do đó tổn thất chuyển mạch của diode chủ yếu đề cập đến tổn thất khi tắt. Đồng thời, việc tắt ngược cần có thời gian phục hồi nhất định, do đó tổn thất chuyển mạch của diode còn được gọi là tổn thất phục hồi ngược. Tổng số điốtIGBTTương tự, mặc dù phương pháp điều chế độ dẫn được áp dụng để giảm điện áp một chiều nhưng vẫn có1-2VKhông thể bỏ qua sự sụt giảm điện áp chuyển tiếp của diode dưới dòng điện cao, đó là tổn thất dẫn điện của diode. Không dễ để nghĩ về điốt, không chỉ dưới áp lực của những người anh lớn bên cạnh mà còn bởi những vật liệu mới.SiCNguy cơ thay thế diode cho thấy khả năng chống nén của diode cũng rất lớn. . . Đó là một chút lạc đề. Đi tiếp. . .

Sau khi biết được tổn thất khi chuyển mạch IGBT, chúng ta hãy xem xét lại.IGBTCách tính lỗ, ở đây Lão Cang muốn cho các bạn xem một thuật toán tuyệt vời, mục đích là để mọi người trướcIGBTtiêu tanVà sức mạnh và năng lượngCó sự hiểu biết sâu sắc về mối quan hệ. Ở đây, chúng tôi lấy mô-đun 1700V 1400A của Infineon làm ví dụ để giải thích đơn giản, với số kiểu máy làFF1400R17IP4。Các bạn nhỏ đọc nội dung xưa có thể sẽ hỏi Lão Canh tại sao ngươi luôn lấy tẩu thuốc này làm ví dụ. Hãy nhớ một lời, tôi đang làm việc ở lĩnh vực quyền lực cao và điều đầu tiên tôi tiếp xúc là mô-đun này. Tôi có tình cảm sâu sắc với mô-đun này. Chúng ta hãy xem mối quan hệ tương ứng giữa tổn thất chuyển mạch và dòng điện của mô-đun này, như thể hiện trong hình sau.:

Có thể thấy rằng khi dòng điện tăngIGBTTổn hao chuyển mạch trở nên lớn hơn và tổn thất cũng liên quan đến nhiệt độ. liên quan đến1400AMô-đun có khả năng tản nhiệt tốt, có thể chạy tới800A`Vậy thì hãy bắt đầu với800AVí dụ, không khó để tìm ra từ hình trên.IGBT在125℃ 800ATheo hiện tại mỗi lần bật mất là280mJ,Thiết bị này cũng có thể đượcmW, Mất mát khi tắt là420mJ`Khi đó tổng tổn thất chuyển mạch mỗi lần là700mJ.giả địnhIGBTTần số chuyển mạch là2kHz,IGBT 1s sẽ tạo ra 700mJ * 2000 = 1400J nhiệt, tương đương với 1.4 kWh điện tiêu thụ trong một giờ. Thế hệ 1s đó1400JTương đương với bao nhiêu công suất của thiết bị điện? Sau khi chuyển đổi đơn giản, nó có thể tương đương với một1400WLão Canh nhìn quanh các thiết bị gia dụng, thấy ấm đun nước nóng đang bốc khói và nhìn nhãn hiệu nổi tiếng.1500W`Thật trùng hợp, nó cũng tương tự như mức tiêu thụ điện năng của mô-đun.

Một số bạn bè có thể nói rằng bạn quá thiếu chuyên nghiệp. Làm thế nào bạn có thể làm điều đó? Đúng, phép tính trên thực sự vô nghĩa, vì nó khác xa với ứng dụng thực tế, đồng thời, nó không tính đến tổn thất dẫn điện, tổn thất diode, v.v. Mục đích chính của Lao Geng là phổ biến khoa học cho mọi người.Và sức mạnh và năng lượngSự khác biệt, miễn là bạn cảm thấy có điều gì đó để đạt được. Trên thực tếIGBTCông thức tính toán tổn thất rất phức tạp, liên quan đến cấu trúc liên kết mạch, hệ số công suất,PWMĐiều chế và như vậy. Có rất nhiều tài nguyên trực tuyến cho các công thức tính toán chi tiết. Bạn có thể tự mình tìm kiếm chúng và hầu hết chúng đều đến từ tài liệu của Infineon.”Chương trình đo kích thước IPOSIM để tính toán tổn thất và nhiệt của các mô-đun IGBT của Infineon``Nếu không tìm được, bạn cũng có thể liên hệ với Lao Geng. Thông tin liên hệ đã có sẵn trong quá khứ. Sau đây là dựa trên InfineonIPOSIMPhần mềm mô phỏng thường được sử dụng theo hai cách.IGBTĐể biết ví dụ về tiêu tán năng lượng biến tần, hãy xem.IGBTMức độ tổn thất khi làm việc là bao nhiêu?

Hiện nay, các loại xe điện sử dụng năng lượng mới đã rất phổ biến, hãy lấy mô-đun Infineon HP Drive FS820R08A6P2B làm ví dụ. Đây là mô-đun năng lượng ô tô gồm 6 đơn vị. Theo những người bạn tham gia vào lĩnh vực năng lượng mới, mô-đun này được sử dụng ở Weilai, Geely và GM Buick và nó là một sản phẩm nổi tiếng. Điện áp định mức của mô-đun này là 750V, dòng điện 820A, và bên trong có 6 IGBT. Công suất đầu ra của bộ điều khiển được chế tạo từ mô-đun này có thể đạt tới 200kW, hoàn toàn phù hợp khi sử dụng trên xe khách. Hình ảnh mô-đun và mạch điện bên trong được hiển thị trong hình sau:

Infineon IPOSIM được sử dụng để mô phỏng công suất đơn giản. Trong điều kiện điện áp pin 400V, mạch đầu ra 500A và tần số đóng cắt 8kHz, công suất tiêu tán của một IGBT đơn là 500W, và công suất tiêu tán của toàn bộ mô-đun là khoảng 3000W. Geng nhìn quanh các thiết bị gia dụng một lần nữa và phát hiện ra rằng công suất của máy nước nóng để tắm chỉ là 3000W W. Thật là trùng hợp. Lúc này nhất định có mấy người bạn sẽ nói, Lão Canh, sao ngươi có thể tính toán như vậy? Haha, bạn biết đấy. . . Thật khó để tưởng tượng rằng một mô-đun có kích thước bằng lòng bàn tay như vậy lại có thể tiêu thụ nhiều điện năng như vậy khi làm việc.

Công suất tản nhiệt của module trên không hề nhỏ. Chúng ta hãy cùng xây dựng một module lớn, lấy ví dụ về bộ biến tần ba cấp công suất cao 3300V điện áp trung bình. Bộ biến tần sử dụng module IHV 4500AV 1200A với dòng điện đầu ra 500A. Tổng cộng cần 12 module IGBT và 6 diode cho ba cấp, như minh họa trong hình sau:

Ở điện áp nửa bus2800V,sản lượng hiện tại500A,chuyển đổi thường xuyên1kHzDữ liệu mô phỏng được hiển thị bên dưới, có thể thấy rằng tổn thất chuyển mạch của ống ngoài ba cấp là gần nhau.2500W, Việc mất chuyển mạch của ống chỉ là740W`Nó chủ yếu liên quan đến điều kiện làm việc của biến tần. Sau này có cơ hội thì có thể nói cụ thể về chủ đề này nên tôi sẽ không nói về vấn đề này trong số này.

Sau khi tính toán đơn giản, tổng công suất tiêu thụ của một nhánh cầu ba cấp là 8,400 W, tổng công suất tiêu thụ của ba pha đó là khoảng 25kW. Tổn thất điện năng này tuy vẫn rất lớn nhưng lúc này công suất ra của biến tần cũng rất lớn, gần 3MW. Nhìn xung quanh, có vẻ như trong nhà không có những thiết bị lớn như vậy. Tôi chợt nghĩ rằng mình vừa thanh toán tiền điện cách đây không lâu. Tôi nhìn vào danh sách. Hóa đơn tiền điện trung bình hàng tháng là 200 kWh, và hóa đơn tiền điện là 100 nhân dân tệ, tức là khoảng 7 kWh mỗi ngày trong 3.5 nhân dân tệ. Mức tiêu thụ điện này có thể đại diện cho hầu hết các hộ gia đình. Nếu bộ biến tần được đề cập ở trên chạy ở chế độ đầy tải, thì lượng nhiệt do IGBT tạo ra sẽ tương đương với mức tiêu thụ điện của bao nhiêu người dùng? Một ngày tiền điện lãng phí bao nhiêu? Bạn bè quan tâm có thể tự tính toán. Đây là câu trả lời trực tiếp: 89 hộ gia đình, 312 nhân dân tệ. Bạn có ngạc nhiên không? Nó gần như đủ điện cho người sử dụng của một tòa nhà. À, có bạn nhắc nên tính theo hóa đơn tiền điện công nghiệp. Ờ, giá cao hơn. . .

 Một số trường hợp nêu trên chỉ là dữ liệu mô phỏng đơn giản, và vẫn còn một khoảng cách nhất định giữa chúng và ứng dụng thực tế. Đừng quá nghiêm trọng, hãy coi đó là khoa học phổ thông. Tuy nhiên, không khó để nhận ra tầm quan trọng của việc tản nhiệt IGBT. Nếu lượng nhiệt lớn như vậy không được xử lý tốt, nó sẽ rất nguy hiểm. . .

Ok, hãy chia sẻ nó ở đây ngày hôm nay. Nếu nội dung trên có gì sai sót mong các bạn chỉ trích và sửa chữa cho mình nhé! Nếu bạn cảm thấy mình đã đạt được điều gì đó, hãy giúp like và chuyển tiếp để bài viết này được nhiều người có nhu cầu xem hơn. Cảm ơn!Để biết thêm về phần cứng điện tử công suất, vui lòng tìm kiếm "Công nghệ điện tử công suất của Tiến sĩ Geng" trên WeChat, tài khoản chính thức của WeChat, tài khoản này sẽ được cập nhật hàng tuần để đưa bạn đến với đại dương công nghệ điện tử công suất!Một số hình ảnh được lấy từ Internet. Nếu có vi phạm vui lòng liên hệ tác giả để xóa!