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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3 x$ k! A9 Q8 r& D
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)
' d+ V8 j; s9 R+ \% `% M# e3 ?
描述# ^3 R$ t) }, M' j  l! A( J' T
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。
/ s$ ^6 t, |  T1 w' @. n! dIGBT 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。. S# U+ ]! N" L" H- H$ E9 _% W! o
以下的分析基于如下的前提条件:' H( p" m; z5 E! F
1) 基于 SPWM 算法的逆变器应用
  ]5 |/ F) c  Y, p  ^: n2) 输出电流为正弦波形 sine/ ~; v8 B' M& j( D
3) 负载时电感负载7 R! Q) t5 ]! e, V
7 V5 e' i8 h/ G: Q" i
马达驱动案例1 P/ B7 x& ~6 h: e' C
1) VDC=310[V], fsw = 8[kHz], PF=0.95, M(最大调试深度) = 0.8
* [- |1 C( w( J* }2) STGIF7CH60TS-L 是三相 IGBT 驱动模块
; W: |& u+ V, ?; V. Y# Z" Y3 a6 Y* w$ s
IPM 的功率损耗:8 U& R6 Z$ N2 V7 h3 A

( c5 J5 {: R0 L# E  V1 Y

' D- e# m6 f+ A" o5 d/ a/ } @T$NZNHMXUWU~WN98QKVS0H.png
& [. f- X8 g+ w- C

3 n6 D& O& F8 a1 h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
  E# b, J* w! \9 v" q: \2 U& [, d  c# b8 d% o* q- A
{KC`$Y@{3P]$RZ
Y60]6Y.png ! N9 ^6 o6 x3 X% r; w8 N* o. u

, D, h' f1 f/ j' y% o记录在一个开关周期内的有效值 RMS,如下图所示8 p8 x5 @( H7 U/ d" O* o
. o9 S& l$ ?) N( d: }+ t
8 V# Z0 E" w2 C  T1 |! z, ?& U
: ^( N. @& A. ^1 |. }9 o0 x
测试结果:. |" l0 C( \0 q, t) Q9 U  z. z
" L, L2 [5 I2 d7 E9 q& j) j

( Q2 `" c* A8 N; S5 A5 T% Q+ W BES8JHJVCH@HFY256X~)R%4.png
, k1 U% ~. O( Z; z# ~9 I7 |
- }+ L4 d" |& l! W. O. ]
第二步: 计算在最恶劣工况条件下的结温
3 F1 \& a8 f& E @0M2_70)1QF]FOGXG6]{]SA.png 7 R7 b7 X# m+ F, p* V, X
目前有两种方法可以评估功耗:
, V/ n5 U% e+ }. y# g>2-1: 利用示波器直接测量功耗- Q4 a! M, b' e5 q% J  i
-利用示波器的数学计算功能直接得到损耗数据
2 {/ t& N6 H& i7 k. v" o, Z6 q
$ R: ~) h* s3 U3 l, x& e' o>2-2: 理论计算., H7 S. S; p: ^

4 E) n: C8 b7 M. N4 v  s/ v3 D O@P~6U9TI}8XV$%CHZST4B4.png
' C- A$ J8 g+ m( R' e* e单个开关周期内的导通损耗计算:
, L1 s; ^! _1 W8 }" ?
+ m# s  l- y0 y IVSA4M0U}{WW22~L`PXS5BJ.png
% G' D% ]4 _& ^9 c 3L[~5{FHEC0}7E01CJM]DKE.png
! r; B/ p: t, O6 c$ l( Y
" T* v: W/ a; w$ _+ W$ E' N2 \ VLXL3_8]]%X~4){}`$[{[YY.png + U. j" W+ h9 A& j+ F6 Z0 e% C. W6 w* c
. a% l8 Z7 J4 Y3 e, F/ A* Z
完整版请查看:附件$ ~/ P" n5 m$ \/ v

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IPM 模块在马达控制应用中的功率损耗计算示例.pdf

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