变频器功率器件选型与损耗计算

变频器功率器件选型与损耗计算,功率器件选型,逆变器 直流母线电容 直流电抗器 整流器,逆变器选型,逆变器选型,IGBT适用于中小功率应用场合，其初步选型可根据拓扑结构以及电压、电流确定。,逆变器的电压,根据逆变器的输入直流电压来确定IGBT电压等级。对于通用变频器来说，也可根据电网电压直接进行选取。,逆变器的电流,根据实际应用的最大峰值电流初步确定IGBT的额定电流。例如，对于110KW的变频器来说，可考虑重载应用150%过载的情况。,思考：为什么不考虑200%过载的情况？,逆变器选型,功率器件的选型是否合适最终由温升情况决定。,直流母线电容选型,直流母线电容选型,电容选型需要考虑的参数主要有：寿命、温度、电压、容值、纹波电流。,直流母线电容的额定电压可根据直流母线的工作电压来确定，例如，480V级的变频器可选2个450V的电容串联。,直流母线电容选型,可先忽略直流电抗器，并将直流母线之后的电路简化为恒功率负载来考虑。,直流母线电容选型,直流母线电容选型,t0t1时，,t=t1时，,直流母线电容选型,t1t2时，,t2t3时，,若已知Vc(t2)，则可计算出t2，进而推算出CDC。然而，采用解析法求解较为困难。若在已知CDC的条件下推算Vc(t2)，则容易得多。因此，可采用二分法求解CDC。,直流电抗器选型,直流电抗器选型,直流电抗器的感值过大或过小，都会导致不好的后果。,直流电感取值不当的坏处,直流电抗器与系统稳定性,带恒功率负载时，等效电路传递函数的特征方程为,式中，RDC为整流滤波回路上的直流等效电阻，LDC为直流电感，VDC为直流母线电压的平均值。,一般地，有,为了保证系统稳定，应满足,因此，有,直流电抗器与系统稳定性,直流电抗器的电压降,根据经验，直流电抗器取值不应超过同样变频器输入交流电抗器3%阻抗电感量的3倍。,直流电抗器与电容寿命,通过仿真，得到流过母线电容的纹波电流，以及流过直流电抗器的平均电流，有效值电流等电流数据。,根据电容厂家提供的寿命估算方法估算母线电容的寿命。,变频器输入功率为,视在功率为,输入功率因数为,直流电抗器与功率因数,整流器选型,整流器选型,整流器的型号可根据拓扑结构以及电压、电流确定。,当变频器的输出对地短路时，可能导致母线电压升高。,整流器的电流,流过每个整流二极管的平均电流为,流过每个整流二极管的有效值电流为,变频器的输入电流为,整流器的电流,考虑过载情况，计算相关的电流数据，并留出一定裕量。,功率器件损耗计算,IPOSIM简介 逆变器 直流母线电容 直流电抗器 整流器,IPOSIM简介,Topology,Inputs,Device Selection,Application Data,Results,Results,Results,逆变器损耗计算,IGBT的导通损耗,IGBT的损耗主要由导通损耗与开关损耗组成。,IGBT的导通损耗与导通压降、电流以及占空比有关。,IGBT的开关损耗,IGBT的开关损耗由开通损耗和关断损耗组成。,开关损耗与直流电压以及门极驱动电阻有关。,IGBT的结温与损耗,IGBT的导通压降与开关损耗皆受其结温影响，并且在大部分的应用范围内都具有正温度系数的特性。,IGBT的结温与损耗,正温度系数使得IGBT易于并联应用，但同时也令其自身构成一种正反馈特性。,二极管的损耗,二极管的损耗计算方法与IGBT类似。,二极管的开通损耗比关断损耗小很多，因此，主要关注二极管关断引起的反向恢复损耗。,二极管的损耗,二极管的反向恢复损耗与直流电压以及门极开通电阻有关。,进行制动时，逆变桥实际成为整流桥，再加上母线电压升高，此时二极管的损耗急剧上升。,直流母线电容损耗计算,直流母线电容的损耗,直流母线电容的损耗分为两部分，一部分由ESR引起，另一部分由漏电流引起。由于漏电流通常很小，所以主要考虑ESR引起的损耗。,直流电抗器损耗计算,直流电抗器的损耗,直流电抗器的损耗分布较为复杂，在进行损耗预估时，可以先只考虑铜耗和铁耗两部分。,直流电抗器的损耗,铁耗与磁心的材料、形状、重量以及纹波电流的频率、大小有关。,铜耗由线圈上的等效电阻引起。,整流器损耗计算,二极管模型,二极管可近似等效为一个直流电压源与一个电阻串联的模型。,整流器的损耗,由于采用工频整流，因此开关损耗相对导通损耗而言很小，主要考虑导通损耗。,Thank you!,