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IGBT 열 손실 정량화

이 예제에서는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)의 스위칭 손실과 전도 손실에 기반한 온도 프로파일의 생성을 보여줍니다. 2개의 벅 컨버터가 있습니다. 한 컨버터에서는 IGBT가 Foster 열 모델에 연결됩니다. 또 다른 컨버터에서는 IGBT가 Cauer 열 모델에 연결됩니다. 열 모델에 대한 파라미터는 대략 동등한 결과를 제공하기 위해 조정됩니다. 시뮬레이션 시간 50ms에서 구동 주파수는 40kHz에서 20kHz로 변경되며, 이에 따라 전도 손실은 증가하고 스위칭 손실은 감소합니다. 손실의 변화는 그에 상응하는 IGBT 온도의 변화를 초래합니다.

모델

Foster 열 네트워크와 Cauer 열 네트워크는 모두 히트 싱크 온도를 나타내는 고정 온도 소스에 연결됩니다. 의미 있는 결과를 얻으려면 Foster 열 네트워크를 고정 온도 소스에 연결해야 합니다. 히트 싱크 열 질량 및 주변 환경에 대한 열 대류를 모델링하기 위해 Cauer 모델을 다른 열 네트워크에 연결할 수 있습니다. 이 예제에서 Cauer 모델은 세 번째 1차 열 네트워크에 연결되고 처음 2개의 열 상태는 IGBT 블록의 내부 열 모델에 포함되어 있습니다. 구현된 3차 Foster 모델과 일치시키려면 3차 모델이 필요합니다. 일반적으로 데이터시트에는 Cauer 모델에 대한 2차 연결점과 케이스 동특성만 나와 있습니다.

Simscape 기록의 시뮬레이션 결과

아래 플롯은 Foster 열 모델과 Cauer 열 모델에 대한 시간의 함수로서 IGBT 온도와 에너지 손실을 보여줍니다. 전력 손실은 에너지 손실 곡선의 기울기입니다.

손실 요약 생성하기

ee_getPowerLossSummary 유틸리티 함수는 기록된 시뮬레이션 데이터의 회로 컴포넌트에 의해 발생한 손실을 보고합니다. 'Power' 열에는 전도 손실이 보고되고 SwitchingLosses 열에는 반도체 스위칭 손실이 보고됩니다.

ans =

  12x3 table

                  LoggingNode                   Power     SwitchingLosses
    ________________________________________    ______    _______________

    {'IGBTThermal.Buck_circuit_1.Load'     }    7453.8             0     
    {'IGBTThermal.Buck_circuit_2.Load'     }    7453.8             0     
    {'IGBTThermal.IGBT_C'                  }    15.704        109.64     
    {'IGBTThermal.IGBT_F'                  }    15.703        109.68     
    {'IGBTThermal.Buck_circuit_1.Diode'    }    12.147             0     
    {'IGBTThermal.Buck_circuit_2.Diode'    }    12.147             0     
    {'IGBTThermal.Buck_circuit_1.Capacitor'}         0             0     
    {'IGBTThermal.Buck_circuit_1.Inductor' }         0             0     
    {'IGBTThermal.Buck_circuit_2.Capacitor'}         0             0     
    {'IGBTThermal.Buck_circuit_2.Inductor' }         0             0     
    {'IGBTThermal.Rgate_C'                 }         0             0     
    {'IGBTThermal.Rgate_F'                 }         0             0