開局一張圖:

這是某大廠的1200V SiC模塊,雖然規格書上只寫了標稱電流IDN=400V,但是觀察數據我們發現(敏感數據模糊處理),在800V母線電壓下,模塊依然能出到420A以上的有效電流,在400V母線電壓下,模塊有效電流甚至能出到500A以上。
這是因為功率器件的損耗包括導通過程產生的導通損耗,以及開關過程產生的開關損耗。開關損耗包括器件開通過程產生的開通損耗,以及關斷過程產生的關斷損耗。器件的功率損耗與導通電流、關斷電壓、開關頻率、占空比等因素相關。

來源:重慶大學 曾正
我們可以看到,功率MOSFET模塊的導通損耗和有效值Irms的平方成正比,開關損耗和電流平均值以及母線電壓Vdc成正比,同時也和開關頻率f成正比。但是我們又知道,在調制比m不變的情況下,平均值Iac和有效值Irms也是正比關系,因此我們也可以這么理解:MOSFET模塊的開關損耗和母線電壓,開關頻率以及輸出電流成正比。
在功耗相同的情況下,比如600V/470Arms,65℃冷卻水剛好可以把芯片發的熱量帶走,使得芯片溫度不超過150℃。如果我們想要增大輸出電流,那就可以有很多辦法了:
1:首先是降低母線電壓Vdc,很容易理解,輸出電流Irms和Vdc成反比,Vdc減小,自然可以讓輸出電流Irms增大。
2:降頻,也就是降低開關頻率f,畢竟輸出電流也是和頻率成反比的,頻率從15k降到10k,自然電流能提上去了,不過這樣做,可能會影響電機的工作,畢竟15k載波頻率的正弦波肯定是比10k的更平滑。
3:除了逆變器的電參數,降低冷卻水水溫也是一個辦法,比如把冷卻液溫度從65降到55℃,這樣帶走了更多的熱量,降低了芯片的溫度,使得芯片可以工作再更大電流區間而不用擔心過熱。
審核編輯:劉清
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原文標題:SiC MOSFET學習筆記19:模塊輸出的有效電流和母線電壓以及開關頻率的關系
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