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IGBT晶閘管模塊受溫度的影響產(chǎn)生的變化
相信搞驅(qū)動(dòng)的朋友一定對(duì)IGBT器件不陌生，IGBT為絕緣柵型晶體管，綜合了GTR（電力晶體管）和MOSFET（電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管）的優(yōu)點(diǎn)，是常用的典型全控型電力電子器件，常用在變頻器的整流和逆變單元中。下面我們來(lái)看看溫度對(duì)它的影響。
溫度的影響
下圖1是IGBT模塊的內(nèi)部設(shè)計(jì)和在周期性交變電流負(fù)載時(shí)IGBT芯片、基板和散熱片的溫度特性曲線。
圖1 IGBT在周期性交變電流負(fù)載時(shí)的溫度特性
igbt.jpg
根據(jù)圖1，溫度對(duì)IGBT模塊的影響如下：
淺談溫度對(duì)IGBT的影響
①由于IGBT的機(jī)械設(shè)計(jì)使用了幾層不同的材料，在產(chǎn)生熱損的IGBT芯片和基板之間有相對(duì)較高的熱阻，該熱量通過(guò)IGBT基板傳送到功率模塊上的散熱器中被吸收。因此，在周期性交變電流負(fù)載時(shí)在IGBT芯片中有很大的溫度的波動(dòng)，而基板和散熱器的溫度卻相對(duì)恒定。在一定運(yùn)行條件下可能會(huì)有很高的溫度波動(dòng)ΔTChip，以至于IGBT模塊承受很高的熱應(yīng)力，進(jìn)而大大縮短使用壽命。
②在實(shí)際的運(yùn)行中，帶有IGBT的變頻器運(yùn)行于低頻高輸出電流時(shí)（典型的周期性交變電流負(fù)載），低頻運(yùn)行時(shí)，當(dāng)輸出電流處于正半周，則很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)輸出電流只流過(guò)連接DC正母線的IGBT，所以該IGBT的芯片溫度持續(xù)升高，而連接DC負(fù)母線的IGBT芯片則被冷卻。但在輸出電流的負(fù)半周時(shí)，情況則相反。在這種運(yùn)行條件下，即使輸出電流的有效值保持不變，隨著輸出頻率變化，電流負(fù)載在IGBT芯片上的交替變化，也造成了很高的芯片溫度TChip和很高的溫度波動(dòng)ΔTChip。所以，IGBT允許的溫度周期的數(shù)量是有限的，與溫度波動(dòng)ΔTChip的升高成比例地減少。因此，IGBT的壽命也隨著溫度波動(dòng)ΔTChip的升高而減小。
專家的建議
保證IGBT模塊的正確運(yùn)行，首先要避免由于過(guò)高的芯片溫度TChip造成IGBT的瞬時(shí)致命損壞，還要避免由于過(guò)高的溫度波動(dòng)ΔTChip縮短IGBT壽命，具體需求條件為以下兩點(diǎn)：
·IGBT的絕對(duì)芯片溫度TChip必須不能超過(guò)允許的最大極限值。在任何運(yùn)行條件下都必須滿足這個(gè)條件，以保護(hù)IGBT芯片不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高而造成瞬時(shí)致命損壞。在SINAMICS變頻器中，溫度監(jiān)視模型在IGBT達(dá)到允許極限溫度時(shí)會(huì)觸發(fā)一個(gè)過(guò)載反應(yīng)，可以可靠的避免由于過(guò)高的芯片溫度造成的損壞，但是在配置階段必須采取措施保證在正常的運(yùn)行模式下驅(qū)動(dòng)不會(huì)觸發(fā)該保護(hù)機(jī)制。
·IGBT的溫度波動(dòng)ΔTChip必須不能超過(guò)所允許的極限值，或者只占整個(gè)運(yùn)行時(shí)間很小的一部分。為防止嚴(yán)重縮短IGBT的使用壽命，必須滿足此條件。溫度模型不能監(jiān)視溫度的波動(dòng)，所以在配置階段必須采取措施來(lái)保證IGBT的溫度波動(dòng)不超過(guò)IGBT所允許的溫度波動(dòng)范圍，或者只占整個(gè)運(yùn)行時(shí)間的很少一部分（<2%），即短時(shí)間內(nèi)超過(guò)所允許的極限值，例如在驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，如果這些運(yùn)行條件小于整個(gè)變頻器運(yùn)行時(shí)間的2%，是可以接受的。
信息來(lái)源：西門子中國(guó)
推薦部分產(chǎn)品訂貨號(hào)：
溫度的影響
下圖1是IGBT模塊的內(nèi)部設(shè)計(jì)和在周期性交變電流負(fù)載時(shí)IGBT芯片、基板和散熱片的溫度特性曲線。
圖1 IGBT在周期性交變電流負(fù)載時(shí)的溫度特性
igbt.jpg
根據(jù)圖1，溫度對(duì)IGBT模塊的影響如下：
淺談溫度對(duì)IGBT的影響
①由于IGBT的機(jī)械設(shè)計(jì)使用了幾層不同的材料，在產(chǎn)生熱損的IGBT芯片和基板之間有相對(duì)較高的熱阻，該熱量通過(guò)IGBT基板傳送到功率模塊上的散熱器中被吸收。因此，在周期性交變電流負(fù)載時(shí)在IGBT芯片中有很大的溫度的波動(dòng)，而基板和散熱器的溫度卻相對(duì)恒定。在一定運(yùn)行條件下可能會(huì)有很高的溫度波動(dòng)ΔTChip，以至于IGBT模塊承受很高的熱應(yīng)力，進(jìn)而大大縮短使用壽命。
②在實(shí)際的運(yùn)行中，帶有IGBT的變頻器運(yùn)行于低頻高輸出電流時(shí)（典型的周期性交變電流負(fù)載），低頻運(yùn)行時(shí)，當(dāng)輸出電流處于正半周，則很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)輸出電流只流過(guò)連接DC正母線的IGBT，所以該IGBT的芯片溫度持續(xù)升高，而連接DC負(fù)母線的IGBT芯片則被冷卻。但在輸出電流的負(fù)半周時(shí)，情況則相反。在這種運(yùn)行條件下，即使輸出電流的有效值保持不變，隨著輸出頻率變化，電流負(fù)載在IGBT芯片上的交替變化，也造成了很高的芯片溫度TChip和很高的溫度波動(dòng)ΔTChip。所以，IGBT允許的溫度周期的數(shù)量是有限的，與溫度波動(dòng)ΔTChip的升高成比例地減少。因此，IGBT的壽命也隨著溫度波動(dòng)ΔTChip的升高而減小。
專家的建議
保證IGBT模塊的正確運(yùn)行，首先要避免由于過(guò)高的芯片溫度TChip造成IGBT的瞬時(shí)致命損壞，還要避免由于過(guò)高的溫度波動(dòng)ΔTChip縮短IGBT壽命，具體需求條件為以下兩點(diǎn)：
·IGBT的絕對(duì)芯片溫度TChip必須不能超過(guò)允許的最大極限值。在任何運(yùn)行條件下都必須滿足這個(gè)條件，以保護(hù)IGBT芯片不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高而造成瞬時(shí)致命損壞。在SINAMICS變頻器中，溫度監(jiān)視模型在IGBT達(dá)到允許極限溫度時(shí)會(huì)觸發(fā)一個(gè)過(guò)載反應(yīng)，可以可靠的避免由于過(guò)高的芯片溫度造成的損壞，但是在配置階段必須采取措施保證在正常的運(yùn)行模式下驅(qū)動(dòng)不會(huì)觸發(fā)該保護(hù)機(jī)制。
·IGBT的溫度波動(dòng)ΔTChip必須不能超過(guò)所允許的極限值，或者只占整個(gè)運(yùn)行時(shí)間很小的一部分。為防止嚴(yán)重縮短IGBT的使用壽命，必須滿足此條件。溫度模型不能監(jiān)視溫度的波動(dòng)，所以在配置階段必須采取措施來(lái)保證IGBT的溫度波動(dòng)不超過(guò)IGBT所允許的溫度波動(dòng)范圍，或者只占整個(gè)運(yùn)行時(shí)間的很少一部分（<2%），即短時(shí)間內(nèi)超過(guò)所允許的極限值，例如在驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，如果這些運(yùn)行條件小于整個(gè)變頻器運(yùn)行時(shí)間的2%，是可以接受的。
信息來(lái)源：西門子中國(guó)
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| 6SY7000-0AG63 | 西門子可控硅 |
| 6SY7000-0AD54 | 電容組 |
| 6SY7010-2AA23 | 整流單元熔斷器 |
| 6SY7010-2AA01 | Fuses Link T2A |
| 6SY7010-7AB05 | 光纖光柵連接板 |
| 6SY7010-7AB04 | 光纖光柵連接板 |
| 6SY7010-7AB03 | 光纖光柵連接板 |
| 6SY7010-7AB02 | 光纖光柵控制板 |
| 6SY7010-7AB01 | 光纖光柵控制板 |
| 6SY7010-7AB00 | 光纖光柵空氣流量監(jiān)測(cè) |
| 6SY7010-7AA02 | 冷卻風(fēng)扇 |
| 6SY7010-7AA01 | 整流單元風(fēng)扇 |
| 6SY7010-6AA02 | TemperaTure Detector |
| 6SY7010-6AA01 | 溫度傳感器 |
| 6SY7010-5AA04 | 流互感器 |
| 6SY7010-5AA03 | 電流變壓器 |
| 6SY7010-3AA08 | 電路電阻 |
| 6SY7010-3AA06 | 電路電阻 |
| 6SY7010-2AA22 | 快容7A |
| 6SY7010-2AA21 | 快熔 709A |
| 6SY7010-2AA11 | 整流單元熔斷器 |
| 6SY7010-2AA03 | 保險(xiǎn)管 T2A UL |
| 6SY7010-1AA07 | C98130-A7039-B35-1 |
| 6SY7010-0AB70 | 可控硅A |
| 6SY7010-0AB68 | B級(jí)可控硅塊 |
| 6SY7010-0AB67 | 閘流管段 |
| 6SY7010-0AB66 | B級(jí)可控硅塊 |
| 6SY7010-0AB64 | 晶閘管模塊B |
| 6SY7010-0AB63 | 晶閘管模塊A |
| 6SY7010-0AB60 | 可控硅 |
| 6SY7010-0AB61 | 晶閘管模塊 |
| 6SY7010-0AB58 | 可控硅 |
| 6SY7010-0AB57 | 可控硅 |
| 6SY7010-0AB56 | 電阻 |
| 6SY7010-0AB55 | 晶閘管總成 |
| 6SY7010-0AB54 | 可控硅 |
| 6SY7010-0AB53 | 可控硅 |
| 6SY7010-0AB52 | 可控硅 |
| 6SY7010-0AB51 | 可控硅 |
| 6SY7010-0AB47 | 逆變模塊 |
| 6SY7010-0AB46 | 逆變模塊 |
| 6SY7010-0AB45 | B線環(huán)流可控硅 |
| 6SY7010-0AB44 | A線環(huán)流可控硅 |
| 6SY7010-0AB43 | 西門子晶閘管 |
| 6SY7010-0AB42 | 西門子晶閘管 |
| 6SY7010-0AB41 | 晶閘管模塊-面B |
| 6SY7010-0AB40 | 整流單元模塊 |
| 6SY7010-0AB36 | 晶閘管模塊 |
| 6SY7010-0AB35 | 晶閘管模塊 |
| 6SY7010-0AB33 | 閘流管段 |
| 6SY7010-0AB32 | 晶閘管模塊 |
| 6SY7010-0AB31 | 可控硅模塊 |
| 6SY7010-0AB30 | 晶閘管組件 |
| 6SY7010-0AB28 | 晶閘管組件 |
| 6SY7010-0AB27 | 晶閘管模塊 |
| 6SY7010-0AB26 | 晶閘管模塊 |
| 6SY7010-0AB18 | B級(jí)可控硅塊 |
| 6SY7010-0AB17 | B級(jí)可控硅塊 |
| 6SY7010-0AB08 | 晶閘管模塊 |
| 6SY7010-0AB07 | 晶閘管模塊 |
| 6SY7010-0AB06 | 22DIL M(與DIL2M-G配套使用) |
| 6SY7010-0AB05 | 具有阻容網(wǎng)緩沖器的晶閘管模塊 |
| 6SY7010-0AB04 | 晶閘管 |
| 6SY7010-0AB03 | 可控硅晶閘管 |
| 6SY7010-0AB01 | 具有阻容網(wǎng)緩沖器的晶閘管塊 |
| 6SY7010-0AA72 | IGBT模塊 |
| 6SY7010-0AA71 | IGBT模塊 |
| 6SY7010-0AA52 | 晶閘管 |
| 6SY7010-0AA50 | 晶閘管 |
| 6SY7010-0AA47 | 晶閘管 |
| 6SY7010-0AA41 | 西門子晶閘管 |
| 6SY7010-0AA32 | 晶閘管 |
| 6SY7010-0AA22 | 晶閘管 |
| 6SY7010-0AA21 | 晶閘管 |
| 6SY7010-0AA18 | 晶閘管 |
| 6SY7010-0AA17 | 晶閘管 |
| 6SY7010-0AA12 | 晶閘管模塊 |
| 6SY7010-0AA10 | 晶閘管模塊 |
| 6SY7010-0AA07 | 光纖光柵連接板 |
| 6SY7010-0AA05 | 可控硅模塊 |
| 6SY7010-0AA04 | 可控硅模塊 |
| 6SY7010-0AA02 | 可控硅模塊 |
| 6SY7010-0AA01 | 可控硅模塊 |
| 6SY7000-0AG81 | 變頻器風(fēng)機(jī) |
| 6SY7000-0AG65 | AFE過(guò)濾器阻塞 |
| 6SY7000-0AG55 | 安全濾波AFE過(guò)濾器阻塞 |
| 6SY7000-0AG21 | INTERFERENCE-UNIT |
| 6SY7000-0AG10 | 安全繼電器A120 |
| 6SY7000-0AG02 | 電路電阻 |
| 6SY7000-0AG00 | 隔離放大器雙相 |
| 6SY7000-0AF80 | 備件 |
| 6SY7000-0AF76 | 電容 |
| 6SY7000-0AF62 | 電容 |
| 6SY7000-0AF52 | 預(yù)充電電阻 |
| 6SY7000-0AF50 | 預(yù)充電電阻 |
| 6SY7000-0AE36 | 變頻器風(fēng)機(jī) |
| 6SY7000-0AE33 | 變頻器風(fēng)機(jī) |
| 6SY7000-0AE10 | 主起升電容組 |
| 6SY7000-0AE03 | 主起升電容組 |
| 6SY7000-0AE02 | 熔斷器 |
| 6SY7000-0AE01 | IGBT晶體管 |
| 6SY7000-0AE00 | 直流母線電容 |
| 6SY7000-0AD88 | 直流母線電容 |
| 6SY7000-0AD87 | 逆變柜電容組 |
| 6SY7000-0AD86 | 整理柜電容組 |
| 6SY7000-0AD85 | 直流母線熔斷器 |
| 6SY7000-0AD84 | 電容器組 |
| 6SY7000-0AD82 | 電容組 6000uf，1400V |
| 6SY7000-0AD75 | 帶支架電容器組8330 |
| 6SY7000-0AD72 | 推壓直流母線電容 |
| 6SY7000-0AD57 | 風(fēng)扇單元 |
| 6SY7000-0AD56 | 直流母線電容 |
| 6SY7000-0AD53 | 平衡電阻 |
| 6SY7000-0AD51 | 晶閘體（IGBT) |
| 6SY7000-0AD50 | IGBT模塊FZ1800R16KF4 |
| 6SY7000-0AD40 | A60模塊 |
| 6SY7000-0AD37 | 模塊 |
| 6SY7000-0AD35 | 變頻器附件THY |
| 6SY7000-0AD34 | 預(yù)充電電阻 |
| 6SY7000-0AD33 | IGBT模板 |