Community Translations - IGBTs: Loss calculation in an SPWM voltage source converter topology based on Infineon IGBT FF1200R12IE5P – KBA236569

[KaHa_6814082]

Dear Supporter

I want to translate the following KBA. Please confirm to my work.

IGBTs: Loss calculation in an SPWM voltage source converter topology based on Infineon IGBT FF1200R12IE5P – KBA236569

Regards,

Kazuki

[IFX_Publisher2]

Hi Kazuki san,

Confirm to work on this KBA

Thanks,
Bindu

[KaHa_6814082 · Accepted solution]

Dear Bindu

The following shows the translation version of the targeted KBA.

Please confirm and double check.

Regards,

Kazuki Harada

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IGBTs：Infineon IGBT FF1200R12IE5Pに基づくSPWM電圧源コンバータ・トポロジーにおける損失計算 – KBA236569

Version: **

注：本記事と合わせて、以下の記事もご参照ください：

1. KBA236566: SPWM電圧源コンバータのInsulated Gate Bipolar Transistor（IGBT）損失計算と接合部温度の推定について説明しています。
2. KBA236568： SPWM電圧源コンバータのIGBTの損失を計算する簡単な方法について説明しています。

この記事では、インフィニオンのIGBT FF1200R12IE5Pが損失計算に考慮されています。最悪の場合の損失計算は、全負荷と125℃の接合部温度で行われます。表1に示す設計パラメータで，500kVAのSPWM電圧源インバータが考慮されています。

表1 インバータのパラメータ

パラメータ	値
インバータ出力	500
DCリンク電圧（Vdc）	700 V
インバータ出力電圧 Vrms, out (L-L)	415 V
スイッチング周波数（Fsw）	1350 Hz
デッドタイム（td）	2 µs
力率 (Փ)	0.8

全負荷実行ライン電流は

最大可能変調指数（m）は

伝導損失とスイッチング損失を計算するには、まずIGBTとダイオードの平均電流と実効電流を導き出す必要があります。

KBA236568の式8より、IGBTの平均電流は

KBA236568の式9より、IGBTの実効電流は

同様に、

KBA236568の式11より、ダイオードの平均電流は

KBA236568の式12より、ダイオードの実効電流は

図1 IGBTの出力特性

図2 IGBTのスイッチング損失

125℃、Rg,on = Rg,off = 0.82 ΩにおけるIGBT FF1200R12IE5P（図1、図2）。

表2 IGBTのパラメータ

パラメータ	値
VCEO	0.78 V
RT	1.09 mΩ
Eon	31 mJ
Eoff	35.6 mJ

オン抵抗R_Tと閾値電圧V_CE0は、図1に示すようにIGBTの出力特性から実効電流値を中心に決定されます。

ターンオン損失（E_On）とターンオフ損失（E_Off）は、図2に示すようにIGBTスイッチング損失エネルギー曲線から平均電流で推測されます。

同様に、

R_DとV_D0は、それぞれ図3と図4に示すように、ダイオードの実効電流とダイオード平均電流での回復エネルギー（E_rec）を中心に決定されます。

図3 ダイオードの出力特性

図4 ダイオードの逆回復エネルギー

125℃、Rg=0.82 Ωにおけるダイオード（図3、図4）。

表3 ダイオードのパラメータ

パラメータ	値
RD	1.17 mΩ
VD0	0.70 V
Erec	16.2 mJ

KBA236568の式7より、IGBTの伝導損失は

KBA236568の式16より、IGBTのスイッチング損失は

同様に、ダイオードの場合：

KBA236568の式10より、ダイオードの伝導損失は

KBA236568の式17より、ダイオードの逆回復損失は

表4 SPWM VSIの1スイッチあたりの損失計算値

IGBT		ダイオード
I_igbt,avg	228.20 A	I_diode,avg	74.93 A
I_igbt,rms	434.95 A	I_diode,rms	229.67 A
IGBT 伝導損失	392.01 W	ダイオード 伝導損失	114.17 W
IGBT スイッチング損失	104.90 W	ダイオード スイッチング損失	25.52 W
IGBT 全損失	496.90 W	ダイオード 全損失	139.68 W

IGBTのターンオン、ターンオフ損失、伝導損失、アンチパラレルダイオード逆回復エネルギー、伝導損失は、表4に示すように計算することができます。それ以外にも、IGBTのスナバ回路損失、ゲートドライバ損失などがあります。

導通損失はコンバータの動作周波数に依存しません。しかし、スイッチング損失は、周波数に線形依存します。

表5 スイッチング損失と周波数の関係

スイッチング周波数	1350 Hz	1950 Hz	2550 Hz
IGBT スイッチング損失	105 W	151 W	198 W
ダイオード スイッチング損失	26 W	37 W	48 W

大電力のアプリケーションでは、低～中程度のスイッチング周波数を使用します。大電力のアプリケーションでは、大幅にエネルギーを節約することができます。また、di/dt、dV/dtが小さいため、IGBTの直列・並列接続が容易であり、電力容量の増大が期待できます。di/dt、dV/dtが小さいと、誘導回路の設計もシンプルになります。THDは高くなりますが、大容量のフィルターを使用することで軽減できます。

単相モジュール1台の全損失は

三相インバータの全損失は

接合部温度の上昇は

注：正確な損失は、システムパラメーターの変動により常に変化します。

Labels  Labels：　　IGBT　　Japanese - Community Translated

[IFX_Publisher1]

Hi  Kazuki san,

Sorry for the confusion for multiple comments.

I Confirmed to receive this KBA.

Thank you for your contribution.

Thanks,
IFX_Publisher1