【正文】 59）所示。其表達(dá)式為 : ,SW ,X SW ,XE = A ( ) SW XBit (512) 式中 ： SW,XE 為開通損耗的能量 。 如果考慮包括不同的母線電壓對(duì)開通損耗的 影響 ，開通損耗可以表示為 ： , DCS W , X S W , X VE = B ( ) VS W XS W XCBb a seit ?????? (513) 式中 : Vbase 為母線電壓基值 。通過(guò)改變不同的母線電壓可以得到常數(shù) SW,XC 。 SW,XD為結(jié)溫常數(shù)。 總的功率損耗為 : ? ?CC CE CE CCV V ic V ic V ic? ? ? （ 519） 所以在下降段的損耗可與上升段一起計(jì)算 : rr C C rr rr N rr NCNC C rr N rr N rr NC N C NicE V t I I icIic icV t I I icII??? ? ?????? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? （ 520） 在恢復(fù)階段總的功率損耗為 : 02Srr rrFp E d? ??? ? （ 521） 考慮到 sinCMic I ?? ， 得到 : 8 { 8 15 5 }2C M C M rr N rr N C Mrr S C C C M rr NC N C N C NI I I t Ip F V I tI I I???? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? （ 522) 17 準(zhǔn)確性 分析 IGBT 的功率損耗由 IGBT 芯片工藝、制作材料、工作條件 (即 DCV 、輸出電流、開關(guān)頻率、調(diào)制深度、負(fù)載功率因數(shù) )、門極電壓、 Rg等門極驅(qū)動(dòng)條件 定。 本章 采用的多項(xiàng)式建模方法，是基于一定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納分析以后，總結(jié) 規(guī)律 確定其表達(dá)式的 。通過(guò)這個(gè)比較數(shù)據(jù)來(lái)看，本章使用的多項(xiàng)式建模法對(duì)于 IGBT 損耗計(jì)算的誤差在可接受范圍內(nèi)，具有較好的準(zhǔn)確性?？傮w來(lái)說(shuō)本文的研究對(duì) IGBT 實(shí)際應(yīng)用中如何采取降損措施和 IGBT 的實(shí)際損耗計(jì)算有些許的指導(dǎo)意義。謝謝陳 老師對(duì)我的關(guān)心和指導(dǎo) 。 感謝所有關(guān)心、 幫助 和支持 我的老師、同學(xué)和朋友，是他們的支持和幫助使我順利完成 了 學(xué)業(yè)。 感謝一直以來(lái)與 我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué) 黃、李 等。 19 主要參考文獻(xiàn) ?1? 韓安榮 主編 .通用變頻器及其應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 ?2?（美） Steven ,Charle Hymowitz 著 ,蘇蕾譯 . SPICE 電路分析 .北京：科學(xué)出版社，2020 ?3? 李永平，董欣主編 .宋小濤編著 .Pspice 電路原理與實(shí)現(xiàn) .北京：國(guó)防工業(yè)出版社， ?5? 周志敏等 .IGBT 和 IPM及其應(yīng)用電路 .北京：人民郵電出版社， ?6? 袁壽財(cái) .IGBT場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體功率器件導(dǎo)論 .北京：科學(xué)出版社， 2020 ?7? 譚陽(yáng)紅等 .基于 的電子電路分析和設(shè)計(jì) .北京：國(guó)防工業(yè)出版社， ?8? 趙 雅興 編著 . Pspice 與電子器件模型 .北京：北京郵電大學(xué)出版社， 2020 ?9? 潘武略 .新型直流輸電系統(tǒng)損耗特性及降損措施研究 .浙江大學(xué)， ?10? 葉立劍，鄒勉，楊小慧 . IGBT技術(shù)發(fā)展綜述 .Semiconductor Technology, 2020(11) :937952. ?11? 王振民，董飛等 .IGBT模塊開關(guān)過(guò)程仿真損耗研究 .焊接設(shè)備與材料， 2020， 35（ 6） :4044. ?12? 謝勤嵐，陳紅 .PWM 逆變器中 IGBT 的損耗計(jì)算 .中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2020， 22（ 1） :3941. ?13? 梅建偉 . 基于 ZCS的高頻開關(guān)電源中 IG BT損耗的建模與計(jì)算 .湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020，22（ 1） :3741. ?14? 張明元等 .一種快速 IGBT損耗計(jì)算方法 .船電技術(shù) ,2020（ 1） :3336. ?15? 江劍 .電力電子器件開關(guān)損耗測(cè)試與建模系統(tǒng)的研制、優(yōu)化與驗(yàn)證 .浙江大學(xué)， 2020， 5 ?16? 曹永娟等 .基于 PSPICE仿真的 IGBT損耗計(jì)算 .微電機(jī)， 2020， 37（ 6） :4043. 20 致 謝 本論文是在 陳 老師的悉心指導(dǎo)下 順利 完成的?；谖锢砥骷慕＿^(guò)程，是以經(jīng)典的 模型為基礎(chǔ)改進(jìn)而來(lái)的，通過(guò)仿真的波形結(jié)果來(lái)看，這種改進(jìn)在一定程度上使其損耗性能的表現(xiàn)更接近 于實(shí)際器件，但是模擬中對(duì)其實(shí)際工作因素的影響考慮不周全，這是本次 仿真的不足之處。通過(guò)本章的模型公式計(jì)算得出的 IGBT 功率損耗如下表 ： 表 2 模型計(jì)算結(jié)果誤差分析 損耗 誤差 開通損耗 onE 關(guān) 斷損耗 offE 恢復(fù)損耗 rrE 廠家給定數(shù)值 /MJ 模型計(jì)算數(shù)值 /MJ 相對(duì) 誤差 % % % 這里采用的廠家給定數(shù)值是西門子公司 SKW25N120 型號(hào)的 IGBT 參數(shù)。 在實(shí)際產(chǎn)品中， 結(jié)合其工作模式、負(fù)載特性、散熱結(jié)構(gòu)以及廠商提供的技術(shù)資料和經(jīng)驗(yàn)公式．將理論計(jì)算和工程算法結(jié)合起來(lái)。 恢復(fù)損耗 在 IGBT 開通時(shí) , 當(dāng)電流上升到 CI 后 , 會(huì)繼續(xù)上升至 rrI 然后再恢復(fù)至 CI 。開通損耗可以表示為 : , DCS W , X S W , X V= A ( ) VS W X S W XS W XCDBJb a s e b a s eTE i t T? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (514) 16 式中： baseT 為基值結(jié)溫，例如可選為 75176。 SW,XC 為待定的電壓常量。 這個(gè)公式適用于開通損耗、關(guān)斷損耗和二極管的反向恢復(fù)損耗。 IGBT 開關(guān)損耗 IGBT 的開通過(guò)程其實(shí)有 2個(gè)過(guò)程，一是反并二極管的開通過(guò)程 ，二是開關(guān)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)通過(guò)程，這里只討論 IGBT 的開通過(guò)程。在不同占空比激勵(lì)源的作用下，計(jì)算其門檻電壓和等效電阻，可得出二極管的通態(tài)損耗計(jì)算公式。在 特定溫度下。由于冪函數(shù)可以表示成多項(xiàng)式，因此多項(xiàng)式的方法和冪函數(shù)的方法其實(shí)是一致的。 下表中列出了不同開關(guān)頻率下，功率損耗的大小。得到如下波形： （ a）開通過(guò)程 （ b）關(guān)斷過(guò)程 圖 9 IGBT 開關(guān)過(guò)程電壓和電流波形 通過(guò)測(cè)量節(jié)點(diǎn) 3和 ESW 點(diǎn) , 得到開關(guān)過(guò)程中 IGBT 所損失的功率和能量波形 11 圖 10 IGBT 開關(guān)功率損耗曲線 圖 11 IGBT 開 關(guān)能量損耗曲線 從圖 10 和圖 11 可以看出 , 功率曲線和能量曲線較好地符合所測(cè)量的 IGBT 開關(guān)過(guò)程中的電流電壓波形。 圖 4 IGBT 的 物理等效模型 盡管如此，在 PSpice 的建模和仿真中，還是存在一些問題，基于這些問題，將上述模型進(jìn)一步改進(jìn)，得到如下?lián)p耗模型。 第四章 PSpice 中損耗模型的建立和仿真 4. 1 IGBT 的等效電路模型 目前，常用的 IGBT 的等效電路模型有