逆变器中igbt模块的损耗计算及其散热系统设计

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1、2Ol1年第33卷电气传动自动化Vo1．33，No。1第1期第42页ELECTRICDRⅣEAUToMAT10N2011。33(1)：42—46文章编号：1005-7277(2011)0l—()(】42—05逆变器中IGBT模块的损耗计算及其散热系统设计杜毅，廖美英(饵南交通人学，四川成都610031)摘要：介绍了一种在工程上比较适用的IGBT模块损耗的理论计算方法，并将其计算结果与厂家给出的仿真结果相比较，精度满足设计要求．．在计算出IGBT模块损耗后，利用散热系统热阻等效电路，求出散热器热阻，进而设计出符合逆变器的强迫风冷散热系统最后，通过ICEPAK软件对散热器进行仿真

2、，由仿真结果表明散热器达到要求关键词：逆变器；功率损耗；散热系统；仿真中图分类号：TM924文献标识码：ALossescalculationofIGBTmoduleandheatdissipationsystemdesignofinvertersDUYi，LIAOMei-ying(SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu61003】，China)Abstract：AlosscalculationmethodaboutIGBTmoduleinengineeringisintroduced，andtheresultsarecomparedwithth

3、eotherwhichthemanufacturm。calculatebyIPOSIM．Theprecisionmeetsthedesignrequirements．AftercalculatedtilelossesofIGBTmodule，itcangetthethermalresistancebythethermalresistanceequivalentcircuitoftheheatdissipationsystem．Andtilesystem

4、ortheinverterusingforced-air-coolisdesigned．Finally，thedesigno

5、ftheheatsinkissimu]atedbysoftwareICEPAK．Thesimulationresultsshowtheheatsinkisuptothedemands．Keywords：iuverte~：powerlosses；heatdissipatim1system；simulation1引言逆变器的损耗计算对散热系统的设计及散热器的选择非常重要。逆变器中功率模块工作时产大功率电力电子器件的快速发展，使得逆变生损耗会极大地影响设备的工作状况，其损耗主器的容量以及器件开关频率在迅速提高，开关管要是由IGBT和并联Diode两个部分产生，包括通的损耗也在不断上

6、升。在开关频率较低的时候，逆态损耗和开关损耗。变器中IGBT的通态损耗还占总损耗的主要部分，目前对于IGBT损耗精确的计算比较困难，工当开关频率迅速提高，开关损耗l总损耗比例快程L一般采厂家给定的相关参数，采取线性近速上升、IGW!损耗的升，荇没有很好的散热措似的方法来汁算PWM逆变器中IGBT的损耗，计施，则管芯的温度将可能达到或超过结温，器件将算方便、准确，适合厂程应用。受到损坏。因此，逆变器散热系统没计的好坏是其在理论计算IGBT模块损耗计算前，先假设电能否安全可靠1作的主要条件。路1作在如下条件：①逆变器拓扑结构为三相桥本文主要对使用IGBT模块的逆变器，提出一武；②

7、输出电流为正弦i．：Jrr，sintot；③调制方式为种在工程上比较实用的计算方法，此方法通过器件已给参数，可大概计‘算出IGBT功率损耗，精度SPWM双极性调制。满足要求；此外，还利用热阻等效电路，计算出散F}1此可得损耗计算公式如下：热系统各点的温度，设汁出一套强迫风冷散热系IGBT的通态损耗：统，并通过ICEPAK建模进行仿真分析，将仿真结pm果与设计结果相比较，系统满足散热要求。．(}++(+-cos∞，P(1)2逆变器功率模块的损耗计算2011年第1期杜毅。廖美英逆变器中IGBT模块的损耗计算及其散热系统设计Diode的通态损耗：表2IPOSIM6软件结算结果‰(}

8、一M)+(一cos)。(2)IGBT的开关损耗：1(E【Jn+E)Vdc(3)⋯=wDiode的开关损耗：1p⋯w一E45寺m55㈩为IGBT的通态损耗；。为Diode。dⅢcBT一。。的通态损耗；w为IGBT的开关损耗；w为Diode的开关损耗；为幅值调制比；w为器件开关频率；，为逆变器正弦波输出电流峰值；Vm为IGBT通态压降；r为IGBT通态等效电阻；F。为二极管门槛电压；二极管通态等效电阻；Eo、分别表3计算与实验结果比较为IGBT额定条件下的导通、关断损耗；为单位[w]止ljJJp∑一Diod