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伴随科学技术的发展和低碳经济的要求，逆变器在各行各业中应用也飞速发展，而IGBT是目前逆变器中使用的主流开关器件，也在逆变结构中起核心作用。所以正确、经济、合理地选择IGBT及其散热配套设备尤为重要。 相同功率密度下逆变器IGBT及其散热系统两种方案的对比。 一、选择符合要求的IGBT 根据电压来选择IGBT的耐压值同时要留出一定的富裕量。比如交流380V整流后的电压约为537V，一般选择的IGBT 的额定电压应为整流电压的两倍，所以应选用额定电压的1200V的IGBT。再根据要流经IGBT的电流来确定IGBT的额定电流值。考虑到电路的不稳定因素通常选用IGBT的额定电流为设计电流的两倍。比如设计电流为700A就应该选用额定电流1400A的IGBT。另外根据开关频率来选择满足频率要求的IGBT。 二、350KW逆变器IGBT及其散热系统的不同设计方案。 1.确定IGBT参数 输入电压为380V交流电整流后电压为540V。由式P=UI得输出电流的为622A。一般变频器工作频率在1—5KHz。以 3KHz为例进行选型。由以上参数很容易确定IGBT的参数应选额定电流为1400A，额定电压值1200V的且工作频率大于3KH的IGBT。还可以选择两个电流600A电压1200V的IGBT来代替一个电流1400A电压1200V的IGBT。 2.根据参数选择满足要求的IGBT的型号 A:选择3支1400A 1200V的IGBT模块。Infineon 型号FF1400R12IP4的IGBT能满足要求。此型号的IGBT单价约为 2500元， 3支总价为7500元。满足温升要求的散热器也是必不可少的。一般选用普通翅片散热器，因为这样可以节省成本。按照温升不超过45℃来设计散热器。首先计算350KW时每个IGBT的功率耗散。IGBT的功耗分为两部分：一部分为开关损耗另一部分为通态损耗。由FF1400R12IP4的技术资料得知其饱和导通压降为1.75V，每次开通消耗能量是65mJ每次关断消耗能量是215mJ。由饱和压降及通态电流可计算其通态损耗为：2×1.75V×622A/3=725W。开关损耗为：3000×30/1000+3000×100/1000=390W.所以每个IGBT的功耗是：725W+390W=1115W。根据功耗设计散热器的机械结构如下图： 对此结构进行热仿真结果如下： 由上图可知散热片的最高温度为64.6℃而且热量都集中在IGBT下部（图中红圈处所在位置）。此仿真设置的周围环境温度为20℃ 所以温升为44.6℃。假设环境温度为40℃则由温升值可知铜基板的温度为84.6℃仍在IGBT正常工作所允许的范围以内。故此设计能满 足要求。 以上尺寸的散热器的市场售价约为1100元。所以很容易可以算出上面整个方案的费用为：总费用=IGBT模块的费用+散热器的费用=7500+1100=8600（元） B： 满足要求的方案并不是只有一种。根据逆变设备电流和电压的条件我们还可以选择使用两个600A IGBT代替一个1400A的IGBT， Infineon型号FF60012ME4能满足要求。此种型号的IGBT的单价为960元，6支共计5760元。考虑到两个小IGBT的电流之和不及一个大IGBT的电流。所以我们必须通过降低IGBT运行时的温度来提高其利用率。为此采用另外一种散热器—热管散热器。这种散 热器相比普通翅片散热器具有整体导热系数高、导热速度快、远距离热运输能力强、面换热能力强、温度控制能力出色等优点。按照普通翅片散热器的外形尺寸来设计热管散热器且其他通风条件不变。热管散热器结构图如下： 每个小IGBT的功耗等于通态损耗加开关损耗。通态损耗：622A×1.75×2/6=363W。开关损耗：55mJ×3000=165W。 所以每个IGBT的损耗为：363W+165W=528W。根据功耗进行仿真结果如下： 由以上仿真可以看出采用热管散热器后整个散热器各处的温度相差不大，最高温度为46.2℃（环境温度20℃）——即温升只有26.2℃。大大降低了IGBT的运行温度。这不但可以提高IGBT的使用寿命而且还可以提高其利用率。可见这种方案完全可以替代上面一种方案。那么这种方案的费用是不是要比上一种高？算一下便知：热管散热器的市场售价约为2000 元。总费用=IGBT模块的费用+热管散热器的费用=5760+2000=7760（元）。事实上B方案比A方案更节省成本，如此算下来一台逆变器可节省的成本为：8600-7760=840（元）。 目前行业内也有采用两个小的IGBT来代替一个大的IGBT的方案但都是用普通翅片散热器进行散热，这势必会使散热器的体积变大近而使设备的体积和质量增大。设备就会变得笨重增加安装难度占用更多电器柜的空间。而B方案在没有增加设备体积的前提下实现了大小IGBT的转换，在不改变功率密度的前提下不但降低了成本而且满足了IGBT对温度的要求。相信此方案将会被越来越多的设计者所采用。
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