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IPM 模块在马达控制应用中的功率损耗计算示例

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STMCU小助手 发布时间:2022-12-2 14:40
目的和作用
# [* m% p8 G: f0 c2 I本文基于 AN4768 给出一个如何评估计算 IPM 的功率损耗的示范应用案例(IPM IGBT 模块在马达驱动应用,比如在空调或洗衣机中的 BLDC 应用)* |, T& V% b% I$ r# ~
描述
2 N8 y3 [9 t; H+ C7 v/ n对于 IGBT IPM 的结温评估是对评估和考核一个系统(比如 家电应用)的设计是否可靠性的重要一环。
! `2 X, j- ^7 ^$ M# RIGBT IPM 在家电的马达驱动应用中已经得到广泛的使用,下面的示例是基于型号STGIF7CH60TS-L 在 空调应用中的分析。
* G& H6 i/ W2 X8 H/ j$ h% z2 T以下的分析基于如下的前提条件:
. B# \, m8 E: U- ^& u" x1) 基于 SPWM 算法的逆变器应用6 S- O% S/ X( F3 t1 W
2) 输出电流为正弦波形 sine2 p& ~0 s4 o0 |
3) 负载时电感负载; g: H( U' d% d7 S
/ P" H/ C8 I+ s+ s! B; V. ~9 a$ ?
马达驱动案例. }. M) [6 R( g; z5 A, A7 \4 g# O% h
1) VDC=310[V], fsw = 8[kHz], PF=0.95, M(最大调试深度) = 0.83 f7 V8 ^: G2 G+ u
2) STGIF7CH60TS-L 是三相 IGBT 驱动模块. B: L& y0 i$ D& d7 X! k
  K3 U3 T& o" p8 S
IPM 的功率损耗:1 D/ \" H  R1 j
7 B( [( d  v" B3 w; g& d) J
6 K, |! X7 P) ], {' m7 M
@T$NZNHMXUWU~WN98QKVS0H.png 4 R- u3 K. I* A

2 Z5 y1 W% O* P' H6 E5 q' g+ n第一步: 需要检查和记录在各种工况条件下的波形,并记录电气应力最大时的波形,比如 IPM 的最大电流,Ic
% R4 t, x9 b$ k  b) N& I+ y0 U3 u6 m5 H( q( @
{KC`$Y@{3P]$RZ
Y60]6Y.png
5 W: T( T+ e# Z3 p/ t6 y4 t& L
' e: o) \- j$ S记录在一个开关周期内的有效值 RMS,如下图所示
& J, ?# H- S; }+ p( @2 O7 W6 w/ G) f8 g# v' ^; u: e2 h
3 }4 H* `9 M! z( }0 M" D4 Z9 X0 O
5 v) s4 @* t. s% H  ^2 i
测试结果:3 t# S' H" \2 s9 t2 W  Z  E
& r! |# r, h. k! Q, d* h  h

! H' M7 q$ g5 X7 E BES8JHJVCH@HFY256X~)R%4.png
; O! t' H2 g- A$ V

4 J" l6 e( u+ W. n8 Y1 u第二步: 计算在最恶劣工况条件下的结温
' m; b0 l. r3 h# V @0M2_70)1QF]FOGXG6]{]SA.png
& G1 f4 h) N9 p0 r 目前有两种方法可以评估功耗:
2 B( X% A/ ]% c1 u. m. s) c>2-1: 利用示波器直接测量功耗
+ d: o. y9 d, n -利用示波器的数学计算功能直接得到损耗数据
1 X5 X/ |3 e* P6 c
' G! n' d# s3 @; W+ K( j+ [' o: T, B>2-2: 理论计算.4 K0 [" i$ r8 G6 q3 n* z2 j8 L2 N. K3 D
9 L+ D9 ~: h, i% |9 A
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1 w) _, |( J7 ~单个开关周期内的导通损耗计算:
/ @$ `- h/ d: V, j4 D, h/ z1 ]  x! R* z
IVSA4M0U}{WW22~L`PXS5BJ.png
' P* y  T" e% b! _ 3L[~5{FHEC0}7E01CJM]DKE.png 5 i) U" ~- q0 }% @0 o3 Q

3 g# D8 f+ U. b' s% L7 Q% L VLXL3_8]]%X~4){}`$[{[YY.png ' ?+ }: G: ^3 u' {' I% e/ U

, W* y+ ^) Z) ~2 w! G8 C- ]8 z完整版请查看:附件% C- f  v$ Y' x6 Z2 Y

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