IGBT损耗计算和损耗模型研究.pdf

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第卷第期
95Vol.9No.5
年月
20065POWERSUPPLYTECHNOLOGIESANDAPPLICATIONSMay2006

损耗计算和损耗模型研究
IGBT
熊妍袁沈燕群袁江剑袁何湘宁
渊浙江大学电气工程学院袁浙江杭州袁冤
310027
摘要院器件的损耗对系统设计尧器件参数及散热器的选择相当重要遥损耗模型主要分为两大类院
基于物理结构的损耗模型渊冤和基于数学方法的损耗模型遥对近年来的各
IGBTphysics-basedIGBT
种研究情况进行了讨论袁并给出了其相应的应用范围遥
关键词院曰损耗计算曰损耗模型
IGBT
StudyonLossCalculationandModelforIGBT

XIONGYan,SHENYan-qun,JIANGJian,HEXiang-ning
(CollegeofElectricalEngineering,ZhejiangUniversity,HangzhouZhejiang310027,China)
Abstract:
Powerdeviceslossisimportantforthesystemdesign,thedeviceparametersandthechoiceofheatsinks.The
lossmodelsaredividedintotwotypes:oneisbasedonphysics,theotherisbasedonmathematics.Severalmethodsin
recentyearsandtheirapplicationsarediscussed.
Keywords:
IGBT;losscalculation;lossmodel

中图分类号院文献标识码院文章编号院渊冤
TN492B0219-2713200605-0055-06

引言成威胁以至造成永久性损坏因此的损耗
袁遥袁IGBT
0计算对系统设计器件参数及散热器的选择相当
电力电子器件是电力电子学的基础是电力尧
袁重要本文对近年来的各种研究情况进行了讨论
电子电路的核心绝缘栅晶体管遥袁
遥渊InsulatedGate并给出了其相应的应用范围
简称是一种发展迅速应遥
BipolarTransistor袁IGBT冤尧
用广泛的电力电子器件它是利用输入功率开关损耗的定义
遥MOSFET1
阻抗高和输出阻抗低的优点而组合成的新
GTR
器件因其开关频率高通态电流大等优点已广一个开关周期中消耗在中的能量可以
遥尧袁IGBT
泛应用于各种开关电源马达传动系统及其他能用下面的表达式表示
尧t
p
量转换装置Evit
遥totcec
包括在内的电力电子器件在实际应用=0d渊1冤
IGBT式中t为开关周期功率乙损耗为开关频率乘以能
中最应当关注的是功率损耗包括导通损耗和开院p袁
渊量损耗
关损耗和极限工作温度这对产品的寿命预测和遥
冤遥PEf
结构设计至关重要在硬开关模式下工作tot=tot渊2冤
遥IGBT图为模块的示意图它包含了两
时在开通及关断瞬时有较大的开关损耗当工作1渊a冤IGBT袁
袁袁个器件和两个反并联二极管图为
频率较高时开关损耗将大大超过的通态损IGBT遥1(b)
袁IGBT工作时的功率损耗从图中可以得出因
耗造成内部结温增高并对的安全工作形IGBT遥1袁
袁袁IGBT断态电流很小一般的主要损耗包括
IGBT袁IGBT
部分开通损耗导通损耗和关断损耗其中开通
收稿日期院3院尧遥
2005-10-09

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95Vol.9No.5
年月
20065POWERSUPPLYTECHNOLOGIESANDAPPLICATIONSMay2006
模型
遥
物理模型[4]~[14]
2.1.1Hefner
由提出的一种基于物理结构的
HefnerIGBT
模型已经广泛应用于和等仿真软
SaberSpice
件它采用一维图形的方法其模型包含了
渊冤模块示意图遥袁IGBT
aIGBT重要的物理特征可以描述在各种外部电路
袁IGBT
条件下的稳态和动态特性具有很好的动态精确
袁
性图给出模型在软件中的模拟
遥2HefnerSaber
仿真电路图通过实验和仿真比较得出这种物理
遥
模型具有很好的准确性
遥

渊冤工作时功率损耗
bIGBT
图模块的功率损耗[3]
1IGBT

损耗和关断损耗合称为开关损耗
遥
PEEf
switcht=渊on+off冤渊