图7  示出桥式结构中单个开关损耗的仿真结果，电桥的输出电流：40Arms，输入总线电压600V。三个作比较的开关器件分别是40A-HS3、40A-TrechStop2和一个基准对比器件的单个器件。逆变器的开关频率设在20KHz。
　　
　　
　　图7在20KHz逆变器中，对输出信号（50Hz40Arms）的不同功率因数，IKW40N120H3、IKW40N120T2和基准对比器件的损耗。总线电压设在600V。
　　
　　由图7可见，新HS3器件提供了最好的性能。对所有对比的器件，IGBT的损耗占绝大部分，其中开关瞬间产生的损耗又占主要部分。值得注意的是HS3中的IGBT和二极管二者的损耗和基准对比器件TrenchStop2相比还有所减少。
　　
　　从上述损耗对比可见，对不需要双向能流的应用，HS3产品显著提高了逆变器的效率。从系统观点来看，这对给定输出功率和开关频率，可降低冷却的要求。或者说，如维持开关损耗、冷却条件和磁元件尺寸不变，则可提高开关速度，还可降低系统成本。
　　
　　对给定一组条件来计算最大可能输出均方根电流，也是一种判断器件能力的方法
　　
　　图8针对不同的功率因数，逆变器受热限制的最大输出电流
　　
　　随开关频率的变化而改变的函数关系图。
　　
　　图8示出，针对一组不同的功率因数，IKW40N120H3的最大rms（均方根）输出电流作为频率的函数关系。其输出功率的极限是假定器件已达到最大结温而管壳温度保持在80°C时计算出来的。在60KHz开关频率（对应峰值电流约为85A），功率因数都是1.0和0.7时，IKW40N20H3能提供输出电流40Arms。尽管优化二极管的小的热尺寸，限制的主要部分仍是IGBT。作为验证，也示出了功率因数为—0.7在20KHz（对应驱动逆变器的典型制动条件）时二极管的最大输出电流。这时，二极管是高应力和小尺寸组合，其最大输出电流约为25Arms（图8中显示最大输出电流约为45Arms，疑误。——译者）。
　　
　　3.2 具有三角形和梯形电流的升压转换器
　　
　　本节讨论第2种拓扑类型是升压转换器。它是太阳能逆变器的升压级，将在恶劣天气条件下太阳能面板的低输出电压提升。对UPS系统是作电池充电器。
　　
　　此时的拓扑不需要内部的续流二极管。然而，实际上由于安全原因仍然保留着，因为开关过程中会出现寄生振荡，需要箝住负电压。升压转换器可以在非连续电流模式（DCM，开关中是三角电流波形）工作，也可在连续电流模式（CCM，不规则四边形电流波形）工作。后者在开关导通和二极管换向时的次侧产生损耗。做为模型计算，要考虑在小功率电平下从CCM转换DCM时的两种工作模式。

     
　　
　　
　
　　图9升压转换器（上图是DCM、下图是CCM模式）受热限制的最大输出电流和开关频率的函数关系。具体条件见正文。
　　
　　图9示出升压转换器受热限制的最大输出电流和开关频率的函数关系图。图中假定，开关在阻断电压为800V，TcaseE=110℃、Tj=150℃时工作。对DCM，假定占空因数d=0.3，对CCM，d=0.5，并假定，导通电流是关断电流的50%。导通损耗采用了反向恢复时间可忽略的SiC二极管IDH0S120来测定的，这样显著的减小了导通损耗。
　　
　　对这两种运作条件，HS3显出最好的性能。对DCM，得到的电流比当前最好档次的产品高20%，并和频率无关。对CCM，特别是和SKW25N20相比，差别略小一些。这两项的对比很重要。
　　
　　首先，HS3的最大结温是175℃，而SKW25N120是150℃。这样，对IKW25N120H3来讲，提高器件P-N结和管壳的温差ΔT时有可能得到更大的电流。而对SKW25N20来讲，这些条件已使它达到最大定额。
　　
　　其次，业已表明，更好的利用新一代硅可提高Rthjc大约15%。正如在本文热仿真条件下，对同样的输出电流，IKW25N120H3的绝对损耗水平低大约15%，系统效率更好。提高最大结温的同时，还开拓了这类应用的系统优化途径，将得到效率和功率密度之间新的折衷条件。
　　
　　4  结论
　　
　　本文介绍了新一代1200VHS3产品系列，讨论了IGBT和二极管二者与当前最好档次产品相比后的电参数的改进。对具有正弦波输出的桥式逆变器和升压转换器来说，这些改进已转化为系统效率和最大输出电流。而且表明，新一代HS3产品系列在高于20KHz范围中提供了基准性能，因为在此频段，它对IGBT和二极管两者在开关损耗和导通损耗之间取得均衡的损耗分配。

参考文献

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