A HPWM Method for Thermal Management in a Full-Bridge Inverter with Loss Estimation and Electro-Thermal Simulation

摘要

This paper presents a "time shared cyclic switching hybrid pulse width modulation" (TCSHPWM) method which improves circuit reliability through thermal equalization of all the four switches in a full-bridge inverter, while retaining output quality and reduced switching losses. TSCHPWM has the same frequency spectrum as the conventional Unipolar PWM (UPWM) and switching losses as the HPWM. In this novel scheme the junction temperature among the switches are equal and less compared with the high frequency switches in conventional schemes. SIMULINK electro-thermal model and energy loss curves for power switches using IUSPICE are presented. The basic requirement for electro-thermal model, estimation of inverter losses is presented with mathematical formulae. Heat sink dimensions are obtained by using Cool Cat . software. In order to validate the proposed scheme and prove its superiority, frequency spectrum, total harmonic distortion (THD) and losses of the scheme with conventional schemes are presented for comparison.%Cet article présente la modulation de largeur d' impulsion hybride a une commutation cyclique en temps partage, le TCSHPWM (Time Shared Cyclic Switching Hybrid Puise Width Modulation), une méthode qui améliore la fiabilité de.circuit par légalisation thermique de tons les quatre passages dans un inverseur de plein-pont, tout en maintenant la qualité de rendement et réduit des pertes de commutation. Le TSCHPWM a le même spectre de fréquence que le PWM unipolaire conventionnel (UPWM) et des pertes de commutation comme le HPWM. Dans ce nouveau plan, la température de jonction parmi les commutateurs est égale et moins comparée aux commutateurs a haute fréquence dans des- plans conventionnels. Le modèle SIMULINK électrothermique et les courbes de perte d' énergie concernant la puissance des communications utilisant IUSPICE' sont présentés. La condition de base pour le modèle électrothermique, l' évaluation pour des pertes inverses, est présentée avec des formules mathématiques. Les dimensions de radiateur sont obtenues en1 utilisant le logiciel Cool Cat. Afin de valider le plan propose et prouver sa supériorité, le spectre de fréquence, la distorsion totale harmonique -le tout (Total Harmonie Distortion) - et des pertes de plans avec des plans conventionnels sont présentés pour la comparaison.