高等电力电子技术教学课件作者张兴第九章节课件幻灯片.pptVIP

2. 续流二极管损耗 在VVVF变频器主电路中，逆变桥中每一个续流二极管的通态损耗 可计算得 而每一个续流二极管的反向恢复损耗 可计算得 式中， 为 情况下，续流二极管的正向电压降； 为续流二极管反 向恢复峰值电路； 为续流二极管反向恢复时间； 为续流二极管最大反 向恢复电压。 9.2.2 VVVF变频器中功率器件损耗 功率的分析 3. 每一个桥臂的耗散功率 在VVVF变频器主电路中，逆变桥中的每一个桥臂的耗散功率为上述 各类损耗之和，即 由此，可以方便地计算出VVVF变频器逆变桥的功率器件的耗散功 率。 9.2.2 VVVF变频器中功率器件损耗 功率的分析 9.2.3 结温 以图9-10 (a) 所示的散热系统为例，忽略管壳与环境之间的热阻后，其等效热网络如图9-10(b)所示。 a）常见散热系统结构 b）等效热路 图9-10 散热系统结构与等效热路 下面给出不同形式功耗下的结温计算方法 一.稳态功耗下的结温计算 对于稳定的器件功耗 , 结温 为： 式中， 为壳温，由散热器热阻 、接触热阻 与环境温度 共同决定。 9.2.3 结温 对于幅值为 的矩形脉冲功耗，结温 是时间的函数，随时间变化，变化情况与脉冲的幅值、频率、占空比等参数有关，但结温的最大值必定出现在功率脉冲的下降沿。 1.对于单脉冲 结温 自初始温度 按指数规律上升，在功率脉冲下降沿 时刻达到最大值 ，然后再按指数规律下降，经足够长的时间后恢复至初始温度 。 9.2.3 结温 上升阶段 下降阶段 式中， 是整个散热系统的热时间常数，其大小与散热系统的热惯性有关，系统热惯性越大，时间常数 越大。若功率脉冲出现时刻的原始功耗为零，则 即为环境温度 。 二.矩形脉冲功耗下的结温计算 2.对于连续脉冲可分为两种情况： （2） 当时间间隔不足，结温恢复到起始温度 以前下一个脉冲即到来时，其结温变化情况如图所示: 在开始阶段，器件产生的热量大于散失的热量，后加脉冲所产生的结温升的起点温度与脉冲下降沿所对应的峰值结温逐渐升高。同时，器件热量散失的速率逐渐加大。最终，当热量的产生与散失达到动态平衡时，结温进入周期性的等幅波动状态，此时，脉冲周期所对应的起点温度和终点温度相同。 由于功率器件的热时间常数通常远小于散热器的热时间常数，在连续脉冲的间隔时间不足以使结温恢复到起始温度 的情况下，达到热平衡时，虽然结温仍有等幅波动，但管壳的温度 可近似认为不变（看作由稳态热阻 和 决定的恒定温度）。此时，最高结温 表示为： 此时应看作平均功耗 9.2.3 结温 2.对于连续脉冲可分为两种情况： （1） 当连续脉冲的间隔时间足够长，在结温恢复到起始温度 以后下一个脉冲才到来时，其结温变化情况与单脉冲相同。如图所示。 （2） 当时间间隔不足，结温恢复到起始温度 以前下一个脉冲即到来时，其结温变化情况如图所示: 在开始阶段，器件产生的热量大于散失的热量，后加脉冲所产生的结温升的起点温度与脉冲下降沿所对应的峰值结温逐渐升高。同时，器件热量散失的速率逐渐加大。最终，当热量的产生与散失达到动态平衡时，结温进入周期性的等幅波动状态，此时，脉冲周期所对应的起点温度和终点温度相同。 9.2.3 结温 例9.1 若某个开关器件的通态和开通、关断过程全部功耗P为500W，其结-壳之间的热阻 ,壳-散热器之间的热阻 环境最高温度为 55 C，要求开关器件结温不超过120 C，请选择一个合适的散热器。 解：令结温为120 C，结-壳之间的温度差 ，故壳温为120-30=90 C，壳-散热器之间的温度差 故散热器温度为90-15=75 C；若环境温度为55 C，则要求散热器与环境温度的温差不大于75-55=20 C，因此，要求散热器与环境空气之间的热阻 根据要求值 =0.04K/W，即可