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标题 IPM动态参数测试及损耗计算
范文

    张凤 王会刚 张海清 姜阳

    

    

    

    摘要:IPM(智能功率模块)近年来广泛应用于电力电子系统中,其动态参数决定了IPM的正常工作。IPM动态参数测试主要包括上下管IGBT的ton、tc(on)、toff、tc(off)、trr、Eon、Eoff及并联FRD的Erec测试,损耗计算包括动态损耗和通态损耗。本文重点讲述IPM动态参数测试及损耗计算方法。

    关键词:智能功率模块;动态参数;损耗

    中图分类号:G642? ? ? ? 文献标识码:A

    文章编号:1009-3044(2021)15-0233-03

    智能功率模块(Intelligent Power Module)內部的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)和FRD(Fast Recovery Diode)作为IPM的功率元件其动态参数直接标志着IPM性能的好坏。损耗计算主要用于IPM应用方案设计过程中[1-2]。

    IPM动态参数测试主要包括上下管IGBT的开通延迟时间ton、开通时间tc(on)、关断延时时间toff、关断时间tc(off)、反向恢复时间trr、开通损耗Eon、关断损耗Eoff及并联FRD的Erec测试,损耗计算包括动态损耗和通态损耗计算。

    1 测试电路

    本文采用动态参数测试台进行测试,测试电路如图1、2、3所示,选取IPM中U相上下管IGBT和上管并联的FRD作为被测管,设备如图4所示,开关时间定义如图5所示。

    图1中DC-Link提供IPM额定电压,电压探头检测IGBT的VCE电压,电流探头检测集电极电流。图2中DC-Link提供IPM额定电压,电压探头检测IGBT的VCE电压,电流探头检测集电极电流。图3中探头连接如下:(1)电流探头必须夹在上管IGBT的集电极;(2)电压探头夹在上管的集电极-发射极之间;(3)将测量到电压和电流值乘积作为FRD的瞬时功率[3-4]。输入电压:310VDC。输出电流:20A。输出电感:1mH。开关频率:15kHz。占空比:0.36。

    本文选择A公司IPM样品一只,进行测试。IPM焊接在测试板(电路板上提供IPM的供电电压以及使IGBT开通的驱动信号)。

    2 测试结果

    3 损耗计算

    3.1 动态损耗

    1)IGBT开关损耗:

    [PIGBT=fsw*(Eon+Eoff)*IcInom]

    其中,fsw为 IGBT 开关频率,Eon为开通损耗,Eoff为关断损耗,Ic为实际工作电流 Inom为额定电流。

    2)续流二极管开关损耗:

    [Pdiode=fsw*Erec*IrrInom]

    其中,fw为IGBT 开关频率,Erec为续流损耗,Irr为实际工作电流, Inom为额定电流。

    3.2 导通损耗

    1)IGBT 导通损耗:

    [PIGBT=Vcesat*Ic*D]

    其中,Vcesat为饱和压降,Ic为集电极电流,D为平均占空比。

    2)续流二极管导通损耗:

    [Pdiode=VF*Irr*(1-D)]

    其中,VF为导通压降,Irr为实际工作电流,D为平均占空比。

    4 结论

    本文介绍的测试方法和损耗计算公式能够快速、准确地测量出IPM的动态参数及损耗,为评价IPM性能提供可靠的依据,同时能够验证IPM系统级应用方案的可实施性。

    参考文献:

    [1] 徐晓峰,连级三,李风秀.IGBT 逆变器吸收电路的研究[J].电力电子技术,1998,32(3):43-47.

    [2] 李树良.智能功率模块IPM原理及应用[J].半导体行业,2000(2):28-29.

    [3] 李广海,叶勇,蒋静坪.IPM驱动和保护电路的研究[J].电子技术应用,2003,29(12):43-45,49.

    [4] 王晓明,杨秀艳,董玉林.智能功率模块IPM故障信号的处理方法[J].辽宁工学院学报,2005,25(2):95-96.

    【通联编辑:王力】

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更新时间:2025/3/21 12:10:10