Hallo zusammen, ich habe meine Artikel schon lange nicht mehr aktualisiert. Einerseits bin ich mit meiner Arbeit beschäftigt und wirklich faul. Laut Statistik beträgt die durchschnittliche Zeit, die ich jeden Tag nach der Arbeit am Handy verbringe, fast zwei Stunden. Es ist schade. Wie kann ich es mir als positiver und vielversprechender junger Mann erlauben, so unterzugehen? Also habe ich mein Handy aufgegeben und schreibe weiterhin populärwissenschaftliche Artikel!

Das hierZeitLass uns sprechenIGBTEnergie verschwenden, hört man oft Freunde fragenIGBTWas ist der maximale Strom, der laufen kann? Wie hoch darf die Schaltfrequenz sein? Eigentlich ja.IGBTJeder, der sich mit der Anwendung auskennt, sollte wissen, dass es keine Möglichkeit gibt, genaue und quantitative Ergebnisse zu diesen Problemen zu liefern.IGBTDie Schaltfrequenz und der Ausgangsstrom des Geräts hängen hauptsächlich von der Wärmeableitung des Geräts ab. Solange die Wärmeableitung gut genug ist, stellen Sie dieIGBTDie entstehende Wärme kann dann rechtzeitig abgeführt werden.“Übertakten„Der Grund, warum Energiehersteller einige Röhren als schnelle Röhren bezeichnen, liegt darin, dass sie optimiert sind.IGBTDie Schaltgeschwindigkeit reduziert den Schaltverlust.zur Abwicklung, Integrierung, Speicherung undIGBTWie hoch ist der Stromverbrauch der Wärmeableitung im Betrieb?Vielleicht haben Sie kein sehr intuitives Konzept. Heute werden wir einige Haushaltsgeräte kombinieren undIGBTSchauen Sie sich den horizontalen Vergleich des Stromverbrauchs an.

Lassen Sie uns zunächst kurz den Verlust von IGBT vorstellen.IGBTDer Verlust gliedert sich hauptsächlich inSchaltverlust und LeitungsverlustZwei Teile. Schaltverluste werden unterteilt inEinschaltverlust und Ausschaltverlust, weil die meisten anwendungen von IGBT sindInduktive Last，Beim Einschalten steigt zunächst der Kollektorstrom an, dann fällt die Spannung ab. Im Gegensatz dazu steigt beim Ausschalten zunächst die Kollektorspannung des IGBT an, dann fällt der Strom ab, sodassIGBTDer Schaltvorgang, Spannung und Strom habenÜberlappender Teil，In diesem Prozess sind sowohl Spannung als auch Strom positiv, und die damit multiplizierte Leistung ist ebenfalls positivEnergie freisetzen。Obwohl IGBT ein Leistungselektronischer Schalter ist, unterscheidet er sich im leitenden Zustand von einem mechanischen Schalter. Es kommt zu einem Spannungsabfall von mehreren Volt, sodass auch ein gewisser Verlust entsteht, der als Leitungsverlust bezeichnet wird.

Für die meisten industriellen AnwendungenIGBTDarin befindet sich eine Diode. Obwohl die Diode ein passives Gerät ist, kann und darf sie nicht, da der Kumpel daneben ein Schaltgerät ist.Achten Sie auf die eigene moralische Erhebung, ohne an andere zu denken.Wie schnell der IGBT einschaltet, wie schnell er sich selbst ausschaltet.Aufgrund der Materialeigenschaften ist jedoch in diesem Moment kein Ausschalten möglich, sodass die Diode innerhalb kurzer Zeit gleichzeitig Sperrspannung und Sperrstrom verträgt. Da die Potenz beider Werte positiv ist, muss die Diode Energie abgeben. Das Einschalten der Diode in Vorwärtsrichtung verursacht ebenfalls einen gewissen Verlust, der jedoch geringer ist als der Ausschaltverlust. Daher bezieht sich der Schaltverlust der Diode hauptsächlich auf den Ausschaltverlust. Gleichzeitig benötigt das Ausschalten in Rückwärtsrichtung eine gewisse Erholungszeit, daher wird der Schaltverlust der Diode auch als Sperrverzögerungsverlust bezeichnet. Summe der DiodenIGBTAuch wenn die Leitfähigkeitsmodulationsmethode zur Reduzierung der Gleichspannung eingesetzt wird, gibt es immer noch solche1-2VDer Durchlassspannungsabfall der Diode kann bei hohem Strom nicht ignoriert werden. Dies stellt den Leitungsverlust der Diode dar. Es ist nicht einfach, über Dioden nachzudenken, nicht nur unter dem Druck des großen Bruders neben ihnen, sondern auch aufgrund neuer Materialien.SiCDas Risiko eines Diodenaustauschs zeigt, dass die Kompressionsfestigkeit der Diode ebenfalls außergewöhnlich ist. . . Das ist ein wenig abseits des Themas. Fahren Sie fort. . .

Nachdem wir nun den IGBT-Schaltverlust kennen, schauen wir ihn uns noch einmal an.IGBTDie Verlustberechnung, hier möchte Ihnen Lao Geng einen wunderbaren Algorithmus zeigen, dessen Zweck darin besteht, alle zuerst zu lassenIGBTDissipationUnd Kraft und EnergieHaben Sie ein tiefes Verständnis für die Beziehung. Als Beispiel für eine einfache Erklärung nehmen wir hier das 1700-V-1400-A-Modul von Infineon mit der ModellnummerFF1400R17IP4。Die kleinen Freunde, die den vergangenen Inhalt lesen, fragen Lao Geng vielleicht, warum Sie sich immer diese Pfeife als Vorbild nehmen. Denken Sie daran, ich beschäftige mich mit hoher Leistung und das erste, mit dem ich in Kontakt kam, ist dieses Modul. Ich hege tiefe Gefühle für dieses Modul. Schauen wir uns die entsprechende Beziehung zwischen Schaltverlust und Strom dieses Moduls an, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.：

Es ist zu erkennen, dass der Strom zunimmtIGBTDer Schaltverlust wird größer und der Verlust hängt auch von der Temperatur ab. hinsichtlich1400ADas Modul kann bei guter Wärmeableitung laufen800A，Dann fangen wir mit an800AEs ist beispielsweise nicht schwer, dies anhand der obigen Abbildung herauszufinden.IGBT在125℃ 800AUnter dem Strom liegt bei jedem Einschalten ein Verlust280 mJ，Die Einheit kann auch seinmWs，Abschaltverlust ist420 mJ，Dann beträgt der gesamte Schaltverlust pro Zeit700 mJ.vermutenIGBTDie Schaltfrequenz beträgt2kHz,Die 1s des IGBT erzeugen 700mJ *2000= 1400J Wärme, was einem Stromverbrauch von 1.4 kWh in einer Stunde entspricht. Diese 1s-Generation1400JEntspricht der Leistung elektrischer Geräte? Nach einer einfachen Konvertierung kann es einem entsprechen1400WDer alte Geng schaute sich bei den Haushaltsgeräten um, entdeckte den dampfenden Wasserkocher und schaute sich die berühmte Marke an.1500W，Zufälligerweise ähnelt es dem Stromverbrauch des Moduls.

Manche Freunde sagen vielleicht, Sie seien zu unprofessionell. Wie können Sie das tun? Ja, die obige Berechnung ist wirklich bedeutungslos, da sie von der praktischen Anwendung losgelöst ist und gleichzeitig Leitungsverluste, Diodenverluste usw. nicht berücksichtigt. Lao Gengs Hauptziel ist es, die Wissenschaft für alle zugänglich zu machen.Und Kraft und EnergieDer Unterschied besteht darin, dass Sie das Gefühl haben, dass es etwas zu gewinnen gibt. TatsächlichIGBTDie Verlustberechnungsformel ist komplex und hängt von der Schaltungstopologie, dem Leistungsfaktor usw. ab.PWMModulation und so weiter. Es gibt viele Online-Ressourcen für detaillierte Berechnungsformeln. Sie können selbst danach suchen, die meisten stammen aus einem Dokument von Infineon.“Dimensionierungsprogramm IPOSIM zur Verlust- und Wärmeberechnung von Infineon IGBT-Modulen„Wenn Sie es nicht finden können, können Sie sich auch an Lao Geng wenden. Die Kontaktinformationen waren in der Vergangenheit verfügbar. Das Folgende basiert auf InfineonIPOSIMSimulationssoftware wird üblicherweise auf zwei Arten verwendet.IGBTSchauen Sie sich ein Beispiel für die Verlustleistung von Wechselrichtern an.IGBTWie groß ist der Verlust beim Arbeiten?

Da Elektrofahrzeuge mit neuer Energie so beliebt sind, nehmen wir als Beispiel das Infineon HP Drive-Modul FS820R08A6P2B. Dies ist ein Kfz-Stromversorgungsmodul mit 6 Einheiten. Laut Freunden, die sich mit neuer Energie beschäftigen, wird dieses Modul in Weilai, Geely und GM Buick verwendet und ist ein Starprodukt. Die Nennspannung dieses Moduls beträgt 750 V, die Stromstärke 820 A und es sind sechs IGBTs verbaut. Die Ausgangsleistung des Treibers dieses Moduls kann bis zu 6 kW erreichen, was für den Einsatz in Pkws äußerst vorteilhaft ist. Das Modul und die interne Schaltung sind in der folgenden Abbildung dargestellt:

Infineon IPOSIM wird für eine einfache Leistungssimulation verwendet. Bei einer Batteriespannung von 400 V, einem Ausgangsstromkreis von 500 A und einer Schaltfrequenz von 8 kHz beträgt die Verlustleistung eines einzelnen IGBT 500 W und die des gesamten Moduls etwa 3000 W. Geng sah sich noch einmal bei den Haushaltsgeräten um und stellte fest, dass die Leistung des Warmwasserbereiters zum Baden nur 3000 W betrug. Was für ein Zufall. Zu diesem Zeitpunkt muss es einige Freunde geben, die sagen: „Lao Geng, wie kannst du nur so berechnend sein?“ Haha, wissen Sie. . . Es ist kaum vorstellbar, dass ein so handflächengroßes Modul beim Arbeiten so viel Strom verbrauchen kann.

Die Wärmeableitungsleistung des obigen Moduls ist nicht gering. Lassen Sie uns ein großes Modul bauen und zur Veranschaulichung einen Mittelspannungs-Hochleistungs-Dreistufenwechselrichter mit 3300 V als Beispiel nehmen. Der Wechselrichter verwendet ein 4500AV 1200A IHV-Paketmodul mit einem Ausgangsstrom von 500 A. Für die drei Stufen werden insgesamt 12 IGBT-Module und 6 Dioden benötigt, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Bei halber Busspannung2800V,Ausgangsstrom500A,Schaltfrequenz1kHzDie Simulationsdaten sind unten dargestellt, und es ist ersichtlich, dass der Schaltverlust des dreistufigen Außenrohrs nahe beieinander liegt.2500W，Der Schaltverlust der Röhre beträgt nur740W，Es hängt hauptsächlich mit dem Betriebszustand des Wechselrichters zusammen. Später, wenn Sie die Gelegenheit dazu haben, können Sie gezielt über dieses Thema sprechen, deshalb werde ich in dieser Ausgabe nicht darauf eingehen.

Nach einer einfachen Berechnung beträgt der Gesamtstromverbrauch eines einzelnen dreistufigen Brückenarms 8,400 W, und der Gesamtstromverbrauch dieser drei Phasen beträgt etwa 25 kW. Dieser Leistungsverlust ist immer noch sehr groß, aber zu diesem Zeitpunkt ist auch die Ausgangsleistung des Wechselrichters sehr groß, fast 3 MW. Wenn man sich umsieht, scheint es, dass es im Haus keine so großen Geräte gibt. Ich dachte plötzlich, ich hätte die Stromrechnung erst vor einiger Zeit bezahlt. Ich habe mir die Liste angesehen. Die durchschnittliche monatliche Stromrechnung beträgt 200 kWh, und die Stromrechnung beträgt 100 Yuan, also etwa 7 kWh pro Tag in 3.5 Yuan. Dieser Stromverbrauch dürfte für die meisten Haushalte ausreichen. Wenn der oben erwähnte Wechselrichter unter Volllast läuft, wie viel Stromverbrauch entspricht dann der vom IGBT erzeugten Wärme? Wie viel wird an einem Tag durch die Stromrechnung verschwendet? Interessierte Freunde können selbst rechnen. Hier ist die Antwort direkt: 89 Haushalte, 312 Yuan. Bist du überrascht? Es ist fast genug Strom für die Nutzer eines Gebäudes. Oh, einige Freunde haben daran erinnert, dass es nach der industriellen Stromrechnung berechnet werden sollte. Nun, der Preis ist höher. . .

 Einige der oben genannten Fälle sind lediglich einfache Simulationsdaten, und zwischen ihnen und der tatsächlichen Anwendung besteht immer noch eine gewisse Lücke. Nehmen Sie es nicht zu ernst, sondern betrachten Sie es einfach als populärwissenschaftlich. Es ist jedoch nicht schwer herauszufinden, wie kritisch die Wärmeableitung von IGBTs ist. Wenn eine so große Wärmemenge nicht gut gehandhabt wird, kann dies gefährlich werden. . .

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