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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/ E9 H! n+ E! E) ?; C" j
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)
% F, x9 m, v2 F' u  ]3 U2 X( Z/ ~! @
描述
7 |- T& Q# F; U3 L$ _$ ?. ]  N1 f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。
* q/ R2 D: I1 W: UIGBT 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。' ]# H/ \' Q; f- p" p
以下的分析基于如下的前提条件:
! }3 s5 i( W! ~$ J2 t1) 基于 SPWM 算法的逆变器应用$ |" p4 @! g% B, W) ?% I4 y1 M& \
2) 输出电流为正弦波形 sine! D1 j. k+ q3 y" Y) Z$ ^
3) 负载时电感负载
+ p$ z( f5 S  v6 m, O' U+ L* B9 }$ c* E0 P; V: ^
马达驱动案例
9 \/ M/ a; r1 `# ^5 E# R1 g5 C1) VDC=310[V], fsw = 8[kHz], PF=0.95, M(最大调试深度) = 0.8' d2 _( n& g4 ?/ M' I* G8 C
2) STGIF7CH60TS-L 是三相 IGBT 驱动模块
4 v# t- W8 J6 M3 Z' L0 A" f+ h& V2 w' j4 E3 d8 F
IPM 的功率损耗:5 m9 L' G' a* Q$ f; w1 j) |7 W8 F

& U, Y' E: ]6 K: B) q. J9 U7 _
8 @" P! |: t% a4 M$ ~& N8 w: L
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: ?( d- D: ~! r! r7 n
& i; C5 ?! O* \4 A% ]; B
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! m: e" t1 b! R. K" k
: {3 D5 O9 B' A
{KC`$Y@{3P]$RZ
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# ~4 `; D' n! N) g5 t
4 I5 U  `4 \5 G4 h+ o记录在一个开关周期内的有效值 RMS,如下图所示8 D# e6 D# V; K* r4 G5 E5 f

4 o/ @/ y: X& h# J$ P. f8 {
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测试结果:! w' D2 B$ n9 e. I
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第二步: 计算在最恶劣工况条件下的结温
$ V% n6 v. F) f3 k2 T1 R" T& o @0M2_70)1QF]FOGXG6]{]SA.png & w& D, F% Q* x9 i
目前有两种方法可以评估功耗:, U1 R; S& V* ^& y. P2 T2 J. E) q- W
>2-1: 利用示波器直接测量功耗6 W0 \' [: }2 b1 I# u( H
-利用示波器的数学计算功能直接得到损耗数据
, K& a3 S" G$ `: d. {: ^
; _6 n1 {# {- _. J! ?  [7 k>2-2: 理论计算.
" }, L. |4 T, L/ q% }/ P, o# E/ f& N, S) D: O4 S: H( y) y1 F, L& e3 j
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, K+ U  ?7 T6 _4 u( v# V$ H单个开关周期内的导通损耗计算:; X; h7 G8 k: }! w8 N, E# }$ Z

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6 n4 n7 u- {. |" H完整版请查看:附件# j: A* @% B& ]) }
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