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IGBT模块开关损耗计算方法综述
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更新于2023-05-27
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IGBT模块开关损耗计算方法有基于物理方法的损耗计算法和基于数学方法的损耗计算法。 基于物理方法的损耗计算是采用软件仿真的办法建立相应的物理模型得到开关动态波形,计算损耗;基于数学方法的损耗计算是采用各种数学的方法建模,计算损耗。对各种开关损耗计算法进行讨论,并给出其相应的优缺点。
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IGBT模块开关损耗计算方法综述模块开关损耗计算方法综述
IGBT模块开关损耗计算方法有基于物理方法的损耗计算法和基于数学方法的损耗计算法。 基于物理方法的损耗
计算是采用软件仿真的办法建立相应的物理模型得到开关动态波形,计算损耗;基于数学方法的损耗计算是采
用各种数学的方法建模,计算损耗。对各种开关损耗计算法进行讨论,并给出其相应的优缺点。
0 引言引言
绝缘栅型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)是由MOSFET和功率双极型晶体管复合而成的一种器件。IGBT
既具有MOSFET的高速开关及电压驱动特性,又有功率双极型晶体管(BJT)的低饱和电压特性及易实现较大电流的能力,在
工业、能源、交通等场合越来越不可取代
[1]
。虽然在电力电子电路中,IGBT主要工作在开关状态,但是IGBT仍然是功耗较大
的电子器件,随着开关频率的增高,
[2]
。
[3-6]
。
目前,国内外有关IGBT开关损耗研究的文献很多,这些文献归纳总结可以看出:IGBT模块开关损耗的计算方法主要分为基
于物理方法的损耗计算法和基于数学方法的损耗计算法两种。本文对近年来各国学者们对IGBT模块开关损耗的计算方法进行
讨论,并给出其相应的应用范围。
1 开关损耗定义开关损耗定义
IGBT模块的开关瞬态电压、电流波形及开关损耗如图1所示。
IGBT模块的开关损耗由IGBT的开关特性决定,与其集-射极间电压V
ce
及集电极电流I
c
有关。损耗计算公式如下所示
[7]
:
其中:P
on
为开通损耗,P
off
为关断损耗,t
on
为开通时间,t
off
为关断时间,v
ce
为集-射极间电压,i
c
为集电极电流。
2 基于物理方法的开关损耗计算基于物理方法的开关损耗计算
基于物理方法的IGBT模块开关损耗计算方法是采用仿真软件,使用电源、电容、电阻、电感及晶闸管等一些相对简单的元
件搭建器件物理模型来仿真IGBT模块的动态特性,得到IGBT模块的开关瞬态电流、电压的波形,从而计算开关损耗。
Hefner、Kraus、Sheng等分别建立物理模型,采用该方法详细描述了损耗计算过程,并不断改进。该方法的开关损耗计算流
程图如图2所示。
这种计算方法的准确程度主要取决于IGBT

















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