IGBT损耗仿真软件使用说明

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负载循环计算结果
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温度波形 (2个周期)
损耗 (1个周期的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ均值)
损耗和频率波形 (2个周期)
温度
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寿命计算（案例）
周期 = 40s
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PIGBT
Rth(c-f)
PFWD Ploss
Tf
Rth(f-a) Ta
Ploss_f
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DC-Lock条件下损耗计算
在直流锁定（DC-lock DC lock）状态下的电流路径由下图表示，输出电流为直流电流 (Ic)。 在此状态下, 可以计算IGBT (U）和FWD (X) 的损耗。 在DC-lock DC lock下，通过调制比可以计算出所需占空比，公式如下所示。 下 通过调制比可以计算出所需占空比 公式如下所示
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设定IGBT型号
点击菜单 ”Select IGBT” Series ： 从下拉列表中选择系列名 (U-系列，S-系列，…) yp ： Type
从下拉列表中选择IGBT型号
Recommended device 点击 按钮, 使用模糊 搜索，通过变频器条件(电压和功 率)或者IGBT系列和封装类型来选 择合适IGBT型号。
Ton IGBT on Toff
IGBT off
占空比 =
Ton Ton + Toff
勾选“DC LOCK”
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负载循环计算
点击菜单“L d Cycle” 点击菜单“Load C l ”
选择变换器调制方式
2 arms arms： 2相调制 3 arms： 3相调制
输出周期平均值
FDT （v. 3） 软件 使用期限180天 ・DC/AC
FDT （新版本） 软件 使用期限180天 ・DC/AC
WEB和软件 ・AC/DC ・AC/AC ・DC/AC ・DC/DC 不能选择 ○ ○ ○ ○ × × ○ ○
输出周期平均值
软件 有使用期限 ・DC/AC ・斩波 2相/3相 ○ ○ ○ △※2 ×※3 × × ×
热阻（稳态）
散热器热阻拟合公式：
瞬态热阻
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设定功率损耗计算条件
点击菜单“Condition Input” 点击菜单 p 选择 Inverter modulation： 2 arms：2相调制 3 arms：3相调制 3相调制 输入变频器条件
Output frequency： 设定输出频率 (Hz) Output current： 设定输出电流(有效值)(A) Carrier frequency： 设定PWM(脉宽调制)载波频率(kHz) Power factor： 设定输出功率因数 Modulation rate： 设定调制比 DC LOCK： 在DC LOCK条件下点击复选框。 根据调制比可以计算出占空比，公式如下： 占空比 = (调制比 + 1) / 2
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参数设定范围
下表显示参数设定的范围。 注：在设定范围以外的任何参数设定将引起警告，无法进行仿真计算。
项目 输出频率 输出电流 载波频率 功率因数 调制比 单位 Hz A (rms) kHz 范围 Min：1 Hz ～ Max：120 Hz Min：0A Max：rated current x sqrt(2) Min：1 kHz ～ Max：20 kHz Min：-1 ～ Max：1 Min：0 ～ Max：1.154 DC-lock 条件下： Min：－1 ～ Max：1 600V 模块: 1200V 模块: 1400V 模块: 1700V 模块: Min：75V ～ Max Mi M ：480V Min：150V ～ Max：960V Min：200V ～ Max：1280V Min：225V ～ Max：1440V
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负载循环参数设定对话框
当点击 或者 会弹出条件输入对话框. Duration : 时间长度(s) O Output frequency f (start) ( ) : 开始时的输出频率 Output frequency (end) : 结束时的输出频率 按钮,
输出频率可以从开始到结束线性变化。
6 arms 1 arm Tj(IGBT) Rth(j-c)(IGBT) Tj(FWD) Rth(j-c)(FWD) Tc
･･･
Tj(IGBT) ： IGBT芯片结温 Tj(FWD) ： FWD 芯片结温 T ： 模块外壳温度 Tc Tf ： 散热器表面温度 Ta： 环境温度 Rth R h(j-c)(IGBT) ： IGBT芯片和外壳之间的热阻 Rth(j-c)(FWD) ： FWD芯片和外壳之间的热阻 Rth(c-f) ：外壳和散热器之间的热阻 Rth(f-a) ：散热器和周围空气之间的热阻
Calculate
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仿真计算结果
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温度波形 (显示2个周期)
损耗 (1个周期的平均值)
损耗波形 (显示2个周期)
温度
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热阻模型
下图所示为三相AC/DC/AC系统的热阻模型，根据模型可进一步计算温升变化以及相应散热器温度Tf，壳 温Tc，结温Tj。
U
IGBT 占空比 = (调制比 + 1) / 2 FWD
V
W Ic u v w
X
Y
Z
Ic/2
在DC-lock下，IGBT和FWD损耗计算，公式如下所示。 功率损耗 IGBT功率损耗(W) Psat = Ic×Vce(@Ic)×占空比 FWD功率损失(W) Pf = If×Vf(@If)×(1-占空比) Prr= Err(@If)×fs
输出周期平均值
电路方式
调制方式 电动机锁定计算 机 算 Tj 计算 Tc 计算 Tf 计算 ΔTj 脉动
负载循环输入
2相/3相 × △※4 × × ○ × × ×
载波周期平均值
2相/3相 ○ ○ ○ ○ ○ ○ △※5 ○
载波周期平均值
散热器选择 散热器用户定义 损耗计算方法 门极电阻输入 Rgon，Rgoff分别输入 图形显示 电流特性图（Ic v.s. fs） 数据输出 用户指南 ※1 ※2 ※3 ※4 ※5
负载循环编辑按钮
选择结温 Tj显示模式
最大值： 最大值曲线显示 最大值 最大值曲线 平均值： 平均值曲线显示
负载循环编辑按钮 负载循环编辑按 增加不同的负载模式 (模式最大值数量: 25) 删除已有负载模式 调整已有负载模式
负载循环
开始计算按钮
点击
按钮开始计算。
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Pon = Eon(@Ic)×fs
Poff= Eff(@Ic)×fs
DC-Lock条件下损耗计算(事例)
在调制比输入栏中输入 等效的占空比，公式如 下所示。
调制比 = 2 x 占空比
- 1
例如： 占空比 = 0.50 0 50 --> 调制比 = 0 占空比 = 0.25 --> 调制比 = -0.5
× × ○ ○ × ○
× × ○ × × ○
○ ○ ○ ○ ○ ○
○ × × × ○ ×
○ ○ ○ × ○ ○
用半个周期的正弦波近似表示损耗波形 用户直接输入Tf値 下个升级版本使用 ΔTjc计算（不考虑散热器温度和环境温度） 用变换器功率自动计算所需热阻
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IGBT/FWD 功率损耗仿真软件 4.0版 用户指南
富士电机电子技术株式会社 工业应用部门
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4.0版内容更新
IGBT 功率损耗仿真软件 4.0版有以下几点改进：
(1) (2) (3) (4) (5) (6) 增加了外壳温度 (Tc) 和散热器温度 (Tf) 的计算 增加了负载循环计算 Rg(on) 和 Rg(off) 可以分别设定 增加 直流锁定（DC-lock） 计算 提高了损耗计算的精度 对于计算结果，增加了图形显示功能 负载循环计算
Tj，Tc，Tf仿真波形
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和其它仿真软件的性能比较
○：已实现功能， △：部分实现功能， ×：未实现功能 竞争对手I 竞争对手S 竞争对手M (v. 6.1d) (v. 3.0.12) (v. 3) 提供形式 Excel ・三相PWM 变换器 不能选择 × ○ ○ ○ △※1 ○ × ○
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寿命 = 循环次数 * 周期 = 8*106 * 40s = 3.2*108 s = 3.2 *108 s/(365*24*60*60) ( ) = 10 year 在ΔTj=40℃，如图所示， 在 如图所示 富士模块功率循环次数 达到3500次。
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直流母线电压
V
门极阻抗 (On) 门极阻抗 (Off)

输入范围由模块规格书中的 “开关损耗/门极电阻”曲线所定义。
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仿真计算
点击 计算。 按钮开始仿真
注：假如输入值超出定义范围，将会出现警告 信息无法完成仿真计算 请检查输入条件 信息无法完成仿真计算，请检查输入条件。