Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля
Мета роботи. Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля для застосування в перетворювачі частоти для керування роботою асинхронним двигуном. Методи дослідження. Аналітико-розрахункові методи для аналізу теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля. Отримані результати. Дослі...
Saved in:
| Main Authors: | , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Zaporozhye National Technical University
2025-06-01
|
| Series: | Elektrotehnìka ta Elektroenergetika |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ee.zp.edu.ua/article/view/326206 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| _version_ | 1849694452469202944 |
|---|---|
| author | S.P. Lushchin D.P. Paxar |
| author_facet | S.P. Lushchin D.P. Paxar |
| author_sort | S.P. Lushchin |
| collection | DOAJ |
| description |
Мета роботи. Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля для застосування в перетворювачі частоти для керування роботою асинхронним двигуном.
Методи дослідження. Аналітико-розрахункові методи для аналізу теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля.
Отримані результати. Дослідження теплових процесів інвертора SKM200GB12T4 на базі IGBT модуля було виконано за допомогою програми SemiSel. Розроблено математичну модель процесу охолодження інвертора SKM200GB12T4. Отримано залежність динамічного теплового імпедансу Zth(s-a) від часу, яка описується експоненціальною функцією. Розраховано значення сталої часу для цієї залежності, яка характеризує швидкість зміни температури охолоджувача, тобто якість його роботи. Теплова стала часу τ = 1,44 с показує час, необхідний для досягнення різниці температур » 63% від її стаціонарного значення. Таке низьке значення теплової сталої відображає ефективне охолодження завдяки високій швидкості повітряного потоку (7 м/с) та витраті повітря (426,43 м³/год), що є критично важливим для підтримки температури переходу IGBT нижче 175 °C під час перевантаження.
Отримано значення температурних максимумів інвертора при перевантаженні. Для перевантаження за 10,94 секунд максимальна температура для IGBT транзисторів становить 120.85 °C, а для діодів – 123.4 °С. Температура корпусу Тc = 71.21 °C та температура радіатора Тs = 63.56 °C залишаються однаковими для транзисторів та діодів і не перевищують граничну температуру роботи модуля завдяки стабільності системи охолодження. Але при більшому часі навантаження перегрів може зростати, що буде спричиняти деградацію напівпровідникових приладів.
Проведено дослідження процесів зміни температури і потужності при номінальному навантаженні і в режимі роботи при перевантаженні для одного періоду за допомогою програми SemiSel. Графіки зміни температури відображає стабільність температури в різних точках, таких як переходи IGBT транзисторів і зворотних діодів, завдяки ефективному тепловому контролю. Графік потужності показує циклічні зміни втрат, з піками у фазах, де струм і напруга максимальні. Ці дані підтверджують придатність модуля для використання в схемах управління.
Наукова новизна. На основі графічного аналізу кінетичних залежностей температури і потужності інвертора розроблено математичну модель процесу охолодження інвертора SKM200GB12T4, яка описує залежність динамічного теплового імпедансу Zth(s-a) від часу. Розрахована теплова стала часу для цієї залежності, яка характеризує швидкість зміни температури охолоджувача.
Практична цінність. Результати дослідження теплових характеристик інвертора SKM200GB12T4 можуть бути застосовані для оптимізації режимів роботи частотного перетворювача для керування роботою асинхронного двигуна.
|
| format | Article |
| id | doaj-art-16bf2f7efe9746e8b340abff7eebd689 |
| institution | DOAJ |
| issn | 1607-6761 2521-6244 |
| language | English |
| publishDate | 2025-06-01 |
| publisher | Zaporozhye National Technical University |
| record_format | Article |
| series | Elektrotehnìka ta Elektroenergetika |
| spelling | doaj-art-16bf2f7efe9746e8b340abff7eebd6892025-08-20T03:20:03ZengZaporozhye National Technical UniversityElektrotehnìka ta Elektroenergetika1607-67612521-62442025-06-01210.15588/1607-6761-2025-2-3Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуляS.P. Lushchin0D.P. Paxar1Національний університет Запорізька політехнікаНаціональний університет «Запорізька політехніка» Мета роботи. Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля для застосування в перетворювачі частоти для керування роботою асинхронним двигуном. Методи дослідження. Аналітико-розрахункові методи для аналізу теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля. Отримані результати. Дослідження теплових процесів інвертора SKM200GB12T4 на базі IGBT модуля було виконано за допомогою програми SemiSel. Розроблено математичну модель процесу охолодження інвертора SKM200GB12T4. Отримано залежність динамічного теплового імпедансу Zth(s-a) від часу, яка описується експоненціальною функцією. Розраховано значення сталої часу для цієї залежності, яка характеризує швидкість зміни температури охолоджувача, тобто якість його роботи. Теплова стала часу τ = 1,44 с показує час, необхідний для досягнення різниці температур » 63% від її стаціонарного значення. Таке низьке значення теплової сталої відображає ефективне охолодження завдяки високій швидкості повітряного потоку (7 м/с) та витраті повітря (426,43 м³/год), що є критично важливим для підтримки температури переходу IGBT нижче 175 °C під час перевантаження. Отримано значення температурних максимумів інвертора при перевантаженні. Для перевантаження за 10,94 секунд максимальна температура для IGBT транзисторів становить 120.85 °C, а для діодів – 123.4 °С. Температура корпусу Тc = 71.21 °C та температура радіатора Тs = 63.56 °C залишаються однаковими для транзисторів та діодів і не перевищують граничну температуру роботи модуля завдяки стабільності системи охолодження. Але при більшому часі навантаження перегрів може зростати, що буде спричиняти деградацію напівпровідникових приладів. Проведено дослідження процесів зміни температури і потужності при номінальному навантаженні і в режимі роботи при перевантаженні для одного періоду за допомогою програми SemiSel. Графіки зміни температури відображає стабільність температури в різних точках, таких як переходи IGBT транзисторів і зворотних діодів, завдяки ефективному тепловому контролю. Графік потужності показує циклічні зміни втрат, з піками у фазах, де струм і напруга максимальні. Ці дані підтверджують придатність модуля для використання в схемах управління. Наукова новизна. На основі графічного аналізу кінетичних залежностей температури і потужності інвертора розроблено математичну модель процесу охолодження інвертора SKM200GB12T4, яка описує залежність динамічного теплового імпедансу Zth(s-a) від часу. Розрахована теплова стала часу для цієї залежності, яка характеризує швидкість зміни температури охолоджувача. Практична цінність. Результати дослідження теплових характеристик інвертора SKM200GB12T4 можуть бути застосовані для оптимізації режимів роботи частотного перетворювача для керування роботою асинхронного двигуна. https://ee.zp.edu.ua/article/view/326206теплові процесиінверторIGBT модульперетворювач частоти |
| spellingShingle | S.P. Lushchin D.P. Paxar Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля Elektrotehnìka ta Elektroenergetika теплові процеси інвертор IGBT модуль перетворювач частоти |
| title | Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля |
| title_full | Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля |
| title_fullStr | Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля |
| title_full_unstemmed | Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля |
| title_short | Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля |
| title_sort | дослідження теплових процесів інвертора на базі igbt модуля |
| topic | теплові процеси інвертор IGBT модуль перетворювач частоти |
| url | https://ee.zp.edu.ua/article/view/326206 |
| work_keys_str_mv | AT splushchin doslídžennâteplovihprocesívínvertoranabazíigbtmodulâ AT dppaxar doslídžennâteplovihprocesívínvertoranabazíigbtmodulâ |