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云浮路灯车出租, 博罗路灯车出租, 惠州路灯车出租    碳化硅功率器件的损耗计算方法?
新闻分类:公司新闻   作者:admin    发布于:2022-08-254    文字:【】【】【

      云浮路灯车出租, 博罗路灯车出租, 惠州路灯车出租    碳化硅功率器件的损耗计算方法?  在应用功率器件时,除了电气参数要满足电气负荷的需求之外,还需要对功率器件进行热设计,热设计的第一步是通过计算获得功率器件的损耗。作为功率器件,SiCSi功率器件一样,不是理想开关,体现在: 1SiC功率器件导通时,存在饱和电压DS(sat)V 2SiC功率器件开关时,会产生开关损耗(on)E(off)E DS(sat)V带来通态损耗,(on)E(off)E为开关损耗,SiC总损耗等于三者之和。续流二极管主要有两种工作状态:1)正向开通:产生正向导通电压FV 2)反向恢复:产生反向恢复损耗recP FV引起导通损耗,recP为关断时的反向恢复损耗,二极管的总损耗为导通损耗与关断损耗之和。DS(sat)V(on)E(off)EFVrecP是功率器件的固有属性,不同品牌和型号的SiC功率器件,其DS(sat)V(on)E(off)EFVrecP也不同。

 

        1  电压源型逆变器的功率器件损耗计算数学模型   电机控制器拓扑分为电流源型逆变拓扑和电压源型逆变拓扑。在电机控制器中主要采用电压源型逆变拓扑,功率部分为三相桥式逆变结构。 电动汽车用电机控制器拓扑对于上述电压源型逆变器的单桥臂电路模型,进行正弦脉宽调制。为了便于计算电压源型逆变器单桥臂损耗,进行如下假设: 

       1)忽略SiC的开关延时和死区时间;  

       2)忽略结温变化带来的器件特性变化; 

       3)逆变器在线性调制状态下工作; 然后计算SiC功率器件的各部分损耗: 

 

        4)续流二极管通态损耗: 同一桥臂的上下桥不能同时导通,在SiC器件开、关过程中,功率器件与负载形成的回路,电流不能发生突变,因此需要一定的死区时间,并且在死区时间内需要二极管完成续流。

        5)续流二极管反向恢复损耗: 二极管的开通损耗较低,因此忽略不记,二极管的关断损耗7)每一个SiC管的总功耗:𝑃=𝑃𝑇+𝑃𝐹 2.16 三相桥式逆变电路拓扑为六个功率开关管,因此三相桥臂的总功耗为6𝑃 由上述公式可知,功率器件的损耗主要由器件本身的导通阻抗、开通和关断损耗及电气负载大小决定,对开关时电压与电流变化时重叠的面积积分,可以计算出单次开/关的损耗,开关速度越快,则重叠面积越小,开关损耗越低。同时,开关速度与驱动电路的设计有关。因此,合理的器件选型和驱动电路设计,有助于功率器件降低开关损耗。 

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       2  SiCSi的参数及损耗对比: 为了比较碳化硅和硅半导体的参数差异,选取功率接近的SiC MOSFETSiIGBT产品,从数据手册中选取相应数据,进行参数对比。选取标称直流电流为820A的英飞凌公司IGBT模块。                                                                                 

 

       英飞凌FS820R08A6模块拓扑: 选取峰值通流能力接近800A的斯达公司的SiC MOSFET模块MD500HTR120P6   

 

      斯达MD500HTR120P6模块拓扑分别选择SiIGBTSiC MOSFET数据手册中影响功率器件导通损耗的通态压降参数,𝑉𝐸(𝑠𝑎𝑡)Si IGBT的通态压降: 

 

     

       从基IGBT通态压降曲线可以看出,当集电极电流开始上升,Si IGBT的通态压降约从0.4V开始增长。𝑉𝑆(𝑠𝑎𝑡)SiC MOSFET的通态压降曲线。SiC MOSFET的压降随着电流的增大,从0V开始线性增大,当电流低于230A时,SiC MOSFET的通态压降明显小于SiIGBT,而随着电流上升,当电流超过300A后,SiCMOSFET的通态压降超过SiIGBT。因此SiC器件的高效率区间更适合低负载工况。 SiC MOSFET通态压降曲线中SiIGBT数据手册中影响功率器件开关损耗的参数𝐸(𝑜𝑛)𝐸(𝑜𝑓𝑓) SiIGBT开关损耗曲线中选取SiC MOSFET数据手册中影响功率器件开关损耗的参数𝐸(𝑜𝑛)𝐸(𝑜𝑓𝑓)。选取Ic600A时,SiIGBTSiC MOSFET分别对应的𝐸(𝑜𝑛)𝐸(𝑜𝑓𝑓),可以看到SiC模块的开关损耗只有Si器件的1/3,说明SiC器件的开关损耗较低,尤其适用于开关频率较高的工况中。

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点击次数:312  更新时间:2022-08-25  【打印此页】  【关闭

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