【分析方法】超市损耗分析方法大全

20##-07-31

一．流程目的

该流程旨在为商场安全部提供损耗分析的方法和工具，让商场安全主管可以了解商场损耗的整体数据和信息，跟踪并调查异常的库存修正原因，发现因外盗、内盗或违反库存修正流程的例外，积极采取补救措施，进行全面损耗管理，降低商品的损耗。

二．损耗的定义

损耗是未知和已知的商品库存短缺金额的总和，它用成本价核算。它包括以下几个部分：

1． 盘点过程中和平时发现的不明原因的库存短缺，包括代码0，1和6。该库存短缺的计算方法是盘点库存与系统库存数量之间的差异，盘点库存就是日常或大盘点时的库存数量，系统库存＝期初库存＋进货库存－销售库存。

2． 确认的失窃产生的库存减少，代码4。

3． 商品报损产生的库存减少，代码2。

4． 其它类型调整引起的库存增加或减少，包括代码3，5，8，9等。

5． 直接调整系统库存引起的库存变化，包括盘点后进货量修正代码96.

三．损耗率

损耗率是全年的损耗金额占营业额的比例，损耗率是衡量商场损耗控制水平的重要指标。

四．了解商场损耗历史

商场安全部需建立一个损耗分析的文档。

由于盘点结果的波动，不要孤立地分析商场的损耗状况，应至少连续三年查看商场的损耗历史。通过各年度的库存修正报告，找出连续三年的总损耗金额和损耗率，可以绘制成折线图或柱形图来分析趋势。

五．找出损耗金额最高的前五个大类

损耗的分布一般符合2/8定律，即20％的部门占了80％的损耗。从最近一年的损耗数据中，找出损耗金额最高的前五个大类，可以绘制成饼型图分析其比例。

六．找出损耗金额最高的前十个部门（生鲜部门除外）

将损耗金额最高的前五个大类分解，找出生鲜部门除外的损耗金额最高的前十个部门，可以绘制成柱形图来进行对比。然后选择损耗金额最高的前五个部门和一个生鲜部门作为重点控制的目标。

七．找出前几大高损耗部门的原因

根据库存修正报告找出前几大高损耗部门是由哪些库存修正造成的，可以绘制成柱形图清楚地看到损耗产生的规律。然后将重点对代码1，2，4，6进行跟踪。

八．区域安全经理的横向分析

区域安全经理会每月根据库存修正报告对损耗最高的前五个部门和一个生鲜部门的代码1，2，4，6按区域各店进行横向对比，对比中针对修正代码金额异常的门店进行标注，发给商场安全主管进行调查。区域安全经理在横向分析时需关注以下的异常情况：

l 库存修正金额远大于区域或门店的平均水平。

l Code 1，2，4金额非常低，Code 6却非常高。

l Code 4金额突然大幅增加。

l Code 6金额虽然很低，但Code 5或9金额却低于区域或门店平均水平。

l 某店的Code 6高低波动剧烈。

l 某店连续2个月以上存在同样的异常。

l 某店大盘点前出现金额大幅增加的Code 2或6的调整。

l 代码3金额大于代码9。

l 某店长期连续出现非常好看的数据。

九．商场安全主管对异常库存修正的调查

商场安全主管需每天或至少每周查阅“每日库存修正报告”，以便对商场的库存修正有一个连续性的跟踪和了解，对异常的修正做出记录并即时调查，而不是被动地等到每月区域经理的指示后再去调查。调查的目的是要确保库存的准确并即时调整，发现是否有违反SOP的库存修正，如空报损，确认的失窃未修正或滥用代码等例外，尤其是防止不真实的代码2或6掩盖了商品的外盗和内盗迹象，延误了调查和防范的时机。任何蓄意地滥用库存修正代码属于不诚信行为。

十．商场安全主管确定高损耗部门中的高损耗商品

通过调查分析，商场安全主管每月需确定五大高损耗部门和一个生鲜部门中的各前五大高损耗商品。如果可以确保代码2修正是正常的，那么要从代码1和6中选择前五大高损耗商品，可以通过库存修正的金额或数量来综合确定。

十一. 每周40高风险商品库存追踪

根据每月选出的高损耗商品，不断调整40高风险商品清单，商场安全部必须进行每周的滚动盘点，这些商品通常是易失窃或高价值的敏感商品，但也不都是一成不变，可以根据分析的情况进行调整。

十二. “商品数量流转”查询

每一名商场安全主管会有GMS的“商品数量流转”查询功能，当盘点某一种高风险商品和系统库存存在数量差异时，利用此查询功能可以在某一设定的时段内看到该商品的所有进货，销售和各类库存修正数量的历史，便于发现商品短缺的原因，这些原因可能是由于错误的收货计数，售卖环节的错误，错误的库存修正，错误的盘点或者是真正的丢失。

十三. 对高损耗商品采取防范行动

通过以上的分析，针对高损耗商品损耗的不同原因采取不同的防范对策，哪些需要在收货环节加强控制，哪些需要在售卖环节加强控制，哪些需要在防盗环节加强控制…从而建立系统而完善的全面损耗管理计划。

第二篇：逆变器损耗分析方法

７２

第２８卷第１５期２００８年５月２５日

中国电机工程学报

ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ

Ｖ０１．２８Ｎｏ．１５＠２００８

Ｍａｙ２５，２００８

Ｅｌｅｃ．Ｅｎｇ

Ｃｈｉｎ．Ｓｏｃ．ｆｏｒ

文章编号：０２５８—８０１３（２００８）１５—００７２．０７中图分类号：ＴＭ

４６４

文献标识码：Ａ学科分类号：４７０－４０

一种逆变器损耗分析与计算的新方法

洪峰，单任仲，王慧贞，严仰光

（航空电源航空科技重点实验室（南京航空航天大学），江苏省南京市２１００１６）

ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＩｎｖｅｒｔｅｒＰｏｗｅｒＬｏｓｓＨＯＮＧＦｅｎｇ，ＳＨＡＮＲｅｎ—ｚｈｏｎｇ，ＷＡＮＧＨｕｉ－ｚｈｅｎ，ＹＡＮＹａｎｇ—ｇｕａｎｇ

（Ａｅｒｏ—Ｐｏｗｅｒ

Ｓｃｉｅｎｃｅ—Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｃｅｎｔｅｒ（ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ

２１００１６，ＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）

ａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ），

Ｎａｎｊｉｎｇ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｗａｙｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｌｌｔｈｅｌｏｓｓｅｓｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒ

ｉｓ

ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｎ

ｏｎｅ

分析该器件的开关过程。实际上由于各器件的开关

ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ

ａｎａｌｙｔｉｃａｌ

ｍｅｔｈｏｄｔｈｅ

换流过程相互关联相互影响，理想化处理将造成计

算误差并且影响对开关损耗影响因数的解析，本文将在对变换器开关过程详细分析的基础上，得出更为精确的开关损耗分析计算方法。

相对直一直变换器，逆变器损耗分析难度更大。因为逆变器电感电流既包含取决于负载的基波分量也包含取决于ＰＷＭ调制的谐波分量，各开关周期内的开关过程和通态过程是变化的。特别是采用滞环电流控制的逆变器由于开关频率不固定，更难以得到简化的损耗分析模型。本文将对逆变器各项损耗进行解析分析，通过在仿真模型中增加数值计算程序得以实现，该损耗分析计算完全适用于采用

ｓｗｉｓｈｉｎｇｌｏｓｓｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｈａｓａｌｗａｙｓｂｅａｎａｌｙｚｅｄｕｎｄｅｒ

ａｒｅ

ｔｈｅｐｒｅｓｕｍｐｔｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｏｔｈｅｒｐａｒｔｓｏｆｃｉｒｃｕｉｔｆａｃｔ，ａｌｌ

ａｌｌｉｄｅａｌ．Ｉｎ

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ

ｏｆｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｒｅｎｏｔｉｄｅａｌａｎｄｔｈｅ

ｓｗｉｓｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅ

ｔｈｅｍｒｅｓｕｌｔ

ａｒｅｉｎｔｅｒｒｅｌａｔｅｄｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙ．Ｓｏ

ｂｅ

ａｎａｌｙｚｅ

Ｃａｎ

ｇａｉｎｅｄ

ｉｓ

ｗｈｅｎ

ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ

ｏｆ

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｃｏｎｔｒｏＨｅｄ

ｉｎｖｅｒｔｅｒ

ｄｕｒｉｎｇｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ

ｆｉｔ

ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｔｈｅ

ｃｕｒｒｅｎｔ

ｍｅｔｈｏｄｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｆｏｒｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ

ｏｎｅ

ｉｎｖｅｒｔｅｒ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ

ｒｅｓｕｌｔｓｏｆ

ｃｏｍｅ

ｄｕａｌ

Ｂｕｃｋ

ａｒｅ

ｃｏｍｐａｒｅｄ

ｗｉｔｈ

ｔｈｅｄａｔａｆｒｏｍｍｅｔｈｏｄ

ｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｔｈａｔｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｗａｙ．Ｍｏｒｅ

ｂｅｅｎｇｏｔｔｅｎｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＫＥＹ

ｅｘａｃｔｒｅｓｕｌｔｈａｓ

ＷＯＲＤＳ：ｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ；ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｐｏｗｅｒ

ｒｅｃｏｖｅｒｙ

ｌｏｓｓ；

ｒｅｖｅｒｓｅ

滞环电流控制的逆变器系统。

本文以双降压式半桥逆变器［９－１２Ｊ为例，如图１所示，其电路模型可等效为半桥逆变器。逆变器采用电压外环电流内环的双环控制策略，电流内环采用滞环电流控制。仿真模型和实际电路采用同样的系统参数：输入母线电压为Ｕａ＝５：１８０

２Ｕｄ＝３６０

Ｖ

摘要：提出一套完整的逆变器损耗分析计算方法，并以双Ｂｕｃｋ逆变器为例进行实际的计算与分析。在对开关损耗进行分析时考虑了器件间的相互影响和作用，因而更为精确。通过损耗计算得出逆变器损耗的主要组成部分及其主要的决定因数，对逆变器初始设计或进一步改进具有重要指导意义。该文提出的损耗计算方法适用于包括滞环电流控制型逆变器在内的各种变换器。

关键词：电力电子；逆变器；开关损耗；反向恢复

ＤＣ、（记Ｃ仁

ＨＺ、额定

Ｖ）输出电压为ｕｏ＝ｌ

１０ＶＡＣ／４００

输出功率为２０００Ｗ。开关管采用ＣｏｏｌＭＯＳＳＰＷ４７．Ｎ６０Ｃ３、功率二极管采用ＤＳＥｌ６０—０６Ａ。输出滤波电

０引言

变换器的损耗分析对如何提高系统的效率和功率密度、进行器件选取和散热设计有着重要的指导意义。人们为如何准确进行损耗分析进行了大量的研究工作‘卜引，但现有的方法仍存在一些不足，各种变换器拓扑均包含若干开关管和二极管。本文将指出以往损耗分析方法在对某一器件进行开关损耗分析时，总是假定其余器件均为理想器件，单纯

Ｆｉｇ．１

图１双降压式半桥逆变器

ＤｕａｌＢｕｃｋｈａｌｆｂｒｉｄｇｅｉｎｖｅｒｔｅｒ

万方数据

第１５期洪峰等：～种逆变器损耗分析与计算的新方法

７３

感Ｌ＝３００

ｇＨ、输出滤波电容Ｃ＝１４．７心。具体各项

性增加，二极管电流ｆＤ由ｉＬ线性下降，经０后，ｉｓ损耗分析过程中可能涉及器件具体参数，届时再给上升到ｉＬ，而ｉＤ下降到零。本阶段的持续时间为开出。以上数据放在仿真或实验中更好。

关管上升时间ｔ，，取决于开关管的特性，可由器件１

逆变器损耗分析与数值计算

手册查得其曲线。

阶段２：由于二极管需要一定恢复时间，二极１．１

开关管开通损耗与二极管关断损耗

管电流ｉＤ反向增大，经乙后达到反向电流峰值ＩＮ。在对逆变器进行损耗分析前做如下假设：①

开关管电流ｆＳ叠加上二极管反向恢复电流【１｝１４】，将不讨论漏感等线路寄生参数的影响；②不讨论温继续增大直至ｉＬ＋ＩＲＭ。本阶段的持续时间如，取决’度对诸器件参数的影响。如考虑按器件手册提供于二极管势垒电容放电，可由器件手册查得反向峰的参数一温度曲线进行校正；③忽略输入电压纹值电流ＩｇＭ和二极管反向恢复时间ｏ。由于ｈ和Ｉｅ，Ｍ波及波动；假定图１电路对称，即Ｓ１和Ｓ２，Ｌｌ和曲线取决于电流变化率ｄｉ／ｄｔ，即电感电流ｉＬ和阶段如，Ｄ１和Ｄ２均相同，并符合各自器件手册提供的ｌ持续时间ｆ，的比值，而ｔ，取决于开关管特性，本数据。

阶段二极管的特性受到开关管特性的影响。

当电感电流连续时，开关管开通即对应二极阶段３：二极管反向恢复电流开始下降，二极管关断，其过程相互关联，因而应将它们放在一管电压ＵＤ开始上升，同时ｆｓ开始下降，开关管漏起分析。图２为实测的开关管开通和二极管关断源电压ＵＤｓ开始下降，ｔｂ时间后，ｆＤ下降到零，

ＵＤ

的实验波形，理想化后的开关管开通和二极管关上升到母线电压配，ｆｓ下降到屯，ＵＤ下降到近似为断曲线如图３所示。假定开关过程中电感电流屯零的通态压降，至此开关管开通及二极管关断过程维持不变，开关管开通及二极管关断的过程可分结束。本阶段持续时间为二极管扩散电容放电时间为３个阶段：

岛，取决于二极管的特性，可由器件手册查得ｔｒｒ＝

阶段１：开关管开通后，开关管电流ｉｓ由零线

ｆ（ｄｉ／ｄｔ）和Ｉ艄ｆ（ｄｉ／ｄｔ）关系曲线。与阶段２分析相同，

瓣蜂

痤

本阶段也受阶段１影响进而与开关管特性相关。

＞＞

＞＼．：

１

８曷

ｏ

ｏ综上，由图３可得开关管开通一次的损耗为

。鼍

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＼…Ｌ＼ｆＳ

、Ｌ广、，、．一

１

１

姜毒

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／：－＼Ｗｓ。＝÷ＵｉｉＬ（ｔｒ＋ｔ。）－Ｉ－÷Ｕ，删乇

（１）

ｉ。“．。．．．／：．

二

）

《ｏ

’＼．ｆ／Ｉ『ｈ广

ｏ１

式中。为二极管反向恢复时间。

ｔ。＝ｔｏ＋乇

（２）（ａ）二极管关断实验波形（ｂ）开关管开通实验波形

‰为输出电压；ＵＤ为二极管反向电压；ｉＤ为二极管正向电流：ｉＬ为电感

由前分析，二极管反向恢复电流改变率ｄｉＤｅ］ｄｔ为

电流；“Ｄｓ为漏源电压：ｉｓ为开关管电流

ｄｉＤＲ／ｄｒ＝ｉｚ／ｔａ

（３）

图２开关管开通实验波形

因器件手册仅提供仁反ｄｉ／ｄｔ）的曲线而并不直

Ｆｉｇ．２

Ｓｏｍｅｗａｖｅｆｏｒｍｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｗｉｔｃｈｔｕｒｎｓ

ｏｎ

接提供屯和岛的曲线或数据，由实测波形（图２）取

ｔａ＝ｔｏ＝ｔ，，／２

（４）

代入式（１）可得开关管开通一次的损耗为

１

’

Ｗｓ。＝寺ｕｉｔｆ，＋云ｕｉＩ肼ｏ

（５）

二

３

同理，二极管关断一次的反向恢复损耗为

１

１

Ⅵ７未ｆｆ＝寺ｕｆ（ｆＬ＋，删）（ｔｒ＋ｔａ）＋三ｕｄ，』ｗ乇（６）

二

Ｕ

式中听为二极管通态压降，由器件手册可查得其

曲线Ｕｒ＝／（ｉＤ），代入式（６）得

１

１

１

ｗｒ晰＝去ｕＦ（ｆＬ＋，删）ｔ，＋÷ｕＦｉＬｔ，＋专ｕｉ，删ｏ

（７）

Ｚ

叶

Ｊ

ｔｒ

ｔａ

ｔｂ

对于逆变器而言，电感电流ｉＬ包含两个分量：图３开通特性

ｔｈｅｓｗｉｔｃｈａｎｄｄｉｏｄｅ

取决于负载的基波分量及取决于开关特性的谐波Ｆｉｇ．３

Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｗｈｅｎｔｈｅｓｗｉｔｃｈ

ｔｕｒｎｓ

ｏｎ

分量。记开关管在一个周期丁内共开关了ⅣＳ次。

万方数据

７４

中国电机工程学报第２８卷

则开关管每次开通时的电感电流ｉＬ都不同，进而每

次开通过程中的“ｏ、ＩＲＭ、坼均有所变化。逆变

器开关管开通损耗为

＇Ｎｓ

１

，＇

忍。＝亭∑［寺ｕ。ｔ。（ｆＭ“）＋专ｕｉ厶Ｍ（ｆ）ｏ“）】

（８）

Ｊ

ｉ＝ｌ二

Ｊ

二极管关断损耗为

１监

ＥⅫ＝音艺坼（ｆ）［Ｗ）＋，肼（ｆ）】ｆ，（ｆ）＋

Ｊ

ｉ＝ｌ

１

１

÷ｕ，（ｆ）ｔ（ｉ）０（ｆ）＋÷阢，肼（ｆ）■（ｆ）

（９）

叶

Ｊ

式中：如（ｆ）为开关管第ｆ次开通时的电感电流；“ｆ）

为开关管第ｆ次开通过程的上升时间；ｔｒｒ（ｉ）和掀Ｄ

分别为二极管第ｆ次关断过程的反向恢复时间和反向恢复峰值电流；ＵＦ（ｉ）为二极管通态压降。

由上可见，本文提出的逆变器开关管开通损耗和二极管关断损耗计算方法，由于充分分析了开关管开通及二极管关断的相互关联影响，得到的损耗表达式清楚地显示了开关管和二极管的特性对损耗的影响因数。旧有的损耗分析不考虑两者相互作用，在分析开关管开通损耗时，认为二极管为理想器件，由此得到开关管开通损耗的表达式［１－５］为

１

Ｎｓ

１

‰＝专∑吉％（ｆ）ｋ（ｆ）删

（１０）

上ｉ＝ｌ厶

式中忽略了二极管关断的反向恢复过程对开关管开通的影响。文献［２】中二极管关断损耗表达式为

１

Ｎｓ

１

磁开＝÷∑去％（彬删（ｆ）ｆ，（ｆ）

（１１）

上ｉ＝ｌ叶

式中忽略了开关管开通上升时间对二极管关断损耗的影响。

图４给出了采用参考文献公式（式（１１））和本文方法（式（９））仿真计算得到的二极管关断损耗曲线对比。可见采用传统方法计算的结果偏小。二极管关断损耗主体部分由二极管反向恢复引起的，因为开关管开通上升时间岛相对反向恢复时间ｆｒｒ要小很

多；同时阶段１中二极管电压为正向压降坼，相对

。时段中的ＵＲＭ要小很多。

图５给出了采用参考文献方法（式（１０））和本文方法（式（８））仿真计算得到的开关管开通损耗曲线对比。可见采用参考文献方法计算的结果比采用本文方法得到的计算结果小很多。开关管开通损耗中由二极管反向恢复而产生的部分占据了主要份额，这是由于快恢复二极管的反向恢复时间相对ＭＯＳ管的开通上升时间要大很多，并且由于本文计算实例选用的ＣｏｏｌＭＯＳ开关速度很快，造成电流上升率

万方数据

－—’－

ｋ◆．一Ｈ

柬寸青津

’

传磊方法’

Ｐ删

图４‰仃随输出功率Ｐ０变化曲线

Ｆｉｇ４．ＰｖａｒｖｅｒｓｕｓＰｏ

一１卜、一

一

本文方法

．

▲

‘

一

‘

●●

ｅｏ／ｗ

图５氏。随输出功率Ｐｏ变化曲线

Ｆｉｇ．５

Ｐｓｏｎ

ｖｅｒＳＵＳ

Ｐｏ

ｄｉＤ＃ｄｔ更大，从而进一步加大了二极管的反向恢复时间和反向恢复电流的大小，也就加大了反向恢复造成的开关管开通损耗。

以上分析可总结为以下几点：

（１）在开关管开通、二极管关断的过程中，

损耗主要由二极管的反向恢复过程引起。其中开关管的开通损耗又相对二极管关断损耗要大，这是由于二极管关断过程中ＭＤ一直较小。

（２）旧有损耗分析由于未深入分析开关管和二极管的相互作用和具体过程，计算结果偏小。

（３）从降低开通管开通损耗和二极管关断损耗的角度出发，并非选用的ＭＯＳ管器件开关速度越快越好，这是因为ＭＯＳ开通加快可能导致二极管反向恢复过程更糟糕；要降低开关管开通损耗还需要提高二极管的反向恢复性能。

（４）本文的分析也深入揭示了双Ｂｕｃｋ逆变器相对传统桥式逆变器效率提高［９。１ｌ】的原因。前文分析中的二极管在双Ｂｕｃｋ逆变器中对应分离的快恢复二极管（图１中Ｄ１、Ｄ２），而在传统桥式电路中则对应ＭＯＳ管的体二极管。ＭＯＳ管体二极管的反向恢复性能相对快恢复二极管要差很多，反向恢复时间通常大一个数量级，从而桥式电路的开关管开通损耗和二极管关断损耗更大。降低ＭＯＳＦＥＴ通态阻抗、提高其开关速度的措施往往使其体二极管性能进一步恶化（见表１几种参数相当的ＭＯＳＦＥＴ性能参数典型值的对照。桥式逆变器在选择诸如ＣｏｏｌＭＯＳ的新器件时不得不对其反向恢复性能有所顾

第１５期洪峰等：

一种逆变器损耗分析与计算的新方法

７５

表１几种ＭＯＳＦＥＴ参数典型值对照

Ｔａｂ．１

ＣｏｍｐａｒｉｓｉｏｎｏｆｓｅｖｅｒａｌＭＯＳＦＥＴｓ

忌，而双Ｂｕｃｋ逆变器就不存在这个问题。１．２开关管关断损耗与二极管开通损耗

开关管关断即对应二极管开通，同样将它们放在一起分析。二极管开通及开关管关断的实验波形如图６所示，理想化波形如图７所示。可分以下两个阶段：

阶段ｌ：开关管关断开始，开关管漏源电压ＵＤｓ上升，二极管反向电压ＵＤ下降，同时开关管电流开始向二极管换流，由于二极管仍然反偏截止，电流改变量很小。经开关管下降时间ｔｆ后，ＵＤｓ上升

到母线电压Ｍ，ＨＤ下降到一坼，二极管正偏导通。

阶段２：二极管正偏导通后，其正向电压继续增大，上升到正向峰值电压ＵＶＲ后又下降到正向导

辔

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Ｓ＼

ｆ（５０

ｎｓＪ

格

昌

ｔ（５０

ｎｓ／格）

（ａ）二极管开通实验波形Ｏ）开关管关断实验波形ＵＤ为二极管反向电压：ｉｔ）为二极管正向电流：“Ｄｓ为开关管漏源

电压：ｉｓ为开关管电流

图６开关管关断实验波形

Ｆｉｇ．６

Ｓｏｍｅｗａｖｅｆｏｒｍｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｗｉｔｃｈｔｕｒｎｓｏｆｆ

图７关断特性

Ｆｉｇ．７

Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｗｉｔｃｈａｎｄｄｉｏｄｅ

ｗｈｅｎｔｈｅｓｗｉｔｃｈ

ｔｕｒｎｓ０ｆｆ

万方数据

通电压坼。开关管电压为酗和ＵＤ之和，由于ＵｒＲ

的存在，在漏源两端叠加上一个电压尖峰，其值为奶＋ＵｒＲ。本阶段持续时间为二极管正向恢复上升时间坼。在坼内开关管电流ｆｓ降为０，二极管电流ｆＤ上升到／Ｌ。

阶段１开关管电流下降了越厅，则二极管电流上升率为

ｄ／Ｄｒ／ｄｒ＝△‘，ｆ，

（１２）

开关管第ｆ次关断的损耗为

Ｗｓｏｆｆ（ｉ）＝拶１必ｆ）老‰＋

５ＶｒＲ（ｉ）ｉＬ（ｆ）ｔｐ（ｉ塑）＋ｔ！／（ｉ）（１３）

式中：ｉＬ（ｉ）为开关管第ｆ次关断前的电感电流：ｔｙ（ｉ）为开关管第ｆ次关断的下降时间；ｔｆｒ（ｉ）和Ｕｒｎ（ｉ）分别为二极管第ｆ次开通的上升时间和正向峰值电

压，可由器件手册查得ｔｆ，＝ｆ（ｄｉＤｆｌｄｔ）和ＵＦＲ＝Ｊ≮ｄｉＤ—∽

的曲线。

开关管的关断损耗为

忍ｏｆｆ＝

Ｗｓｏｆｆ（ｉ）

‘（１４）

二极管的正向恢复过程历来不太受重视，而由前分析可见，快恢复二极管的开通过程呈现明显的

电感特性［１３－１４】，电流上升慢，其正向恢复的上升时

间结通常长达几百ｎｓ，使得开关管关断损耗很大。

旧有的开关管第ｆ次关断的损耗ｉｔ－５］为

Ⅵ岛（ｆ）＝去％（ｆ）ｆＬ（ｆ）ｋ

（１５）

式中哳为ＭＯＳ管关断时间，参考文献【ｌ一４】均没有说明栅的取值，参考文献【５】中这个关断时间即为

开关管下降时间印。与式（１３）比较可见，旧有的分析在开关管关断过程中假定二极管为理想器件，开

关管的关断损耗中缺少由于二极管正向导通峰值电压增加的损耗，同时其锸的取值偏小造成计算

结果缩小很多。图８给出了采用传统方法（式（１５））和本文方法（式（１４））仿真计算得到的一个逆变器开关管关断损耗曲线对比。

同样由图７得二极管第ｉ次开通的损耗表达式为

‰（ｉ）＝÷∽ｉＬ（ｉ）ｔｒ（ｉ）＋

扣脉∽＋丽ｔ川ｙ，（ｉ）一Ｊ＂Ｕｒ刖）甜）（１６）

则二极管的开通损耗为

７６

中国电机工程学报第２８卷

‰＝专∑％。（ｆ）

１

（１７）

式中：ｉｏ（ｉ）为第ｆ次开关周期内的二极管电流；ｕｒ（ｏ为二极管的通态压降，同样可由器件手册查得其曲线ＵＦ＝ｆ（ｉＤ）。

ｆ－Ｉ

旧有的二极管开通一次的损耗表达式［２】为

ｗ乞＝（ＵｒＲ—Ｕ，）ｔｆ序／２

（１８）

１．５磁滞损耗

在逆变器第ｆ次开关过程中，电感磁心Ｂ．日曲线如图１０所示【ｌ５｜。当开关管开通，电感电流ｉＬ上升，口．日曲线沿图中ＲＳ段局部磁化曲线上升；当

其计算结果相对偏小。图９给出了采用传统方法（式（１８））和本文方法（式（１７））仿真计算得到的二极管开通损耗曲线对比。

太寸古浩一

开关管关断，如下降，Ｂ．日曲线沿Ｓｒ段局部磁化曲一－——■７。

Ｉ—１ｒ一。

一

传统方法

●

●

●

●－

’

７

‘

Ｐ附

图８

Ｐｓ．ｎ随输出功率Ｐ０变化曲线

Ｆｉｇ．８

ＰｓｏｆｒｖｅｒｓｕｓＰｏ

本文方法－∥

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，乡：＋。

ｒ∥

ｒ二／……

Ｐｄ№

图９

ＰＤ０。随输出功率Ｐ０变化曲线

Ｆｉｇ．９

Ｐ‰ＶｅｒＳＵＳＰ６

由２．１和２．２节分析可知，尽管目前开关管器件本身的开关速度已经很快，但由于二极管开关速度相对开关管要慢很多，其正、反向恢复过程对开关管的关断、开通损耗影响很大。从降低开关管开关损耗的角度出发，仅仅提高开关管本身开关速度是不够的，还必需改善二极管的开关性能。１．３开关管通态损耗

设逆变器第ｆ次的开关周期为及ｆ），占空比为反ｆ），则开关管第ｉ次导通时间为ｄ（ｆ）及ｆ），二极管续流时间为（１一政ｆ））及ｆ）。稳态时，一个开关管的通态损耗为

珞＝吾艺ｒ∽毒（ｆ）ＲＤｓ（ｏｎ）（ｉ）ｄｒ

（１９）

式中：ｉｓ（ｉ）为第ｆ次开关周期的开关管电流；ＲＤｓ…１（ｆ）为ＭＯＳＦＥＴ开关管的通态电阻，同样可由器件手’

册查得其曲线ＲＤＳ（ｏｎ）＝ｆ（ｉｓ）。１．４二极管通态损耗

稳态时，一个二极管的通态损耗为

‰＝吾艺ｒ。圹“１ｉｖ（叩，（ｆ）ｄｆ

（２０）

万方数据

％ｙｓ（ｆ）２丘．。ＨｄＢ一【’脚

凼出

（２１）

姚）２志“出

（２２）

设ｔ１时刻电感电流为ｉＬ（ｔ１），此时的磁场强度

Ｈ（ｔ１）：丝掣

（２３）

ｊｅ

‰＝睾∑‰（ｉ）

（２４）

Ⅳ

图１０一次开关过程中的Ｂ－Ｈ曲线

Ｆｉｇ．１０

Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ

ｏｎ

ｔｈｅＢ－Ｈｐｌａｎｅｄｕｒｉｎｇ

ｏｎｅ

ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｙｃｌｅ

设滤波电感电阻值为吼，则滤波电感铜损为

足。＝压ＲＬ

（２５）

将仿真得到的计算数据同实验结果进行比较。

线下降。第ｆ次开关过程的头尾时刻，ｆ￡并不相同，局部磁化曲线在一个开关周期内并不闭合。第ｉ次开关过程的磁滞损耗【ｌ孓１７１为图１０中局部磁化曲线

包围面积。

周期ｒ内的任一“时刻的磁密Ｂ（ｔ１）为

式中磁密县由电感电压觇积分得到，在一个输出

ｎ（ｔ１）为

式中；Ⅳ为电感绕组匝数；屯为电感磁心截面积。

式中厶为电感等效磁路长度。逆变器磁滞损耗为

１．６铜损

式中豇为电感电流有效值。

２实验结果

样机参数已在前言部分给出。图１１给出了按本文方法仿真计算得到的效率曲线、按旧有方法计算开

第１５期洪峰等：一种逆变器损耗分析与计算的新方法７７关损耗得到的效率曲线同实验效率曲线的对照。由降低开关损耗，应选用正、反向恢复性能更好的二图可看出以下几点：极管，如肖特基二极管。

（１）采用本文方法和传统方法都取得了与实（２）就双Ｂｕｃｋ逆变器而言，在负载较重时，际较为吻合的计算结果，证明本文方法可行并达到器件开关损耗在总体损耗中所占的比例并不太大。一定精度。随着负载电流的增大，由于开关损耗部分改变很

（２）计算结果相对实际情况偏大，这是由于：小，而其它损耗大增，开关损耗所占比例大为减小，一方面任何分析计算必然和实际情况之间存在误意味着该逆变器的开关频率可以提高。

差；另一方面本文的分析没有计算涡流损耗、剩磁（３）负载加重，器件通态损耗相对开关损耗损耗等部分，也没有计算线路寄生参数产生的损占据更大分额，工作于负载电流较大情况下的双耗，因而计算得总损耗偏小，从而效率偏高。Ｂｕｃｋ逆变器器件选取应优先考虑通态性能。

（３）本文方法相对传统方法更吻合实际情况，（４）随着负载加重，磁器件的损耗逐渐占据这是由于传统方法忽略了器件间的相互关联过程了逆变器损耗的主要矛盾，降低逆变器损耗的关键而本文对开关损耗部分的分析计算更为准确。是进一步优化磁器件的设计。

假定本文的分析计算结果完全正确，其与实验３结论数据的误差部分由未计算的其它损耗构成，记为

只ｔｈ。，可得本文双Ｂｕｃｋ逆变器在不同输出负载时本文提出一套完整的逆变器损耗分析和计算的损耗构成如图１２所示。由图可见：方法，分析及实验验证表明本文的方法达到了较好

（１）逆变器开关损耗部分以开关管开关损耗的精确性。本文方法具有以下一些特点：

为主，这是由于二极管的开关速度相对开关管要慢（１）在分析开关损耗时深入分析了变换器中很多，其正、反向恢复过程是开关管开关损耗的主相关器件的相互作用，而传统的分析没有考虑器件因。由于桥式逆变器开关管开关换流时其电流流进开关时的相互关联过程；

正、反向恢复性能更差的体二极管，说明双Ｂｕｃｋ（２）在对开关换流过程详细分析的基础上，逆变器在降低开关损耗方面确具优势。若要进一步指出二极管性能对开关管开关损耗影响很大，其

０．９８正、反向恢复过程是开关损耗的主因；

传箕方法（３）采用本文的损耗分析方法可对各种类型

犁０．９７的变换器包括滞环电流控制的逆变器进行较为精苣●孳／▲弋鼍‘卜★十★＊—■卜、一＼‘

Ｏ．９６／淤确的损耗分析；（４）对于本文损耗分析的实例（双Ｂｕｃｋ逆变

器）而言，损耗分析验证了该电路的特点，即由于

５００１０００ｌ５００２０００

Ｐ。删其续流电流不流进体二极管而是通过分离的快恢

图ｎ效率曲线复二极管，降低了占开关损耗主体部分的开关管开

Ｆｉｇ．１１Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃｕｒｖｅｓ关损耗；同时指出了在重载场合要进一步提高该电

路效率，器件选取应优先考虑通态损耗，更重要的

是要降低滤波器的铜铁损。

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ＰＥＳＣ’０６，Ｊｅｊｕ，Ｋｏｒｅａ，

２０（）６．

收稿日期：２００７．０３—０３。作者简介：

洪峰（１９７９＿－），男，博士研究生，研究方向为电力电子功率变换器、航空电源，ｈｏｎｇｆｅｎｇ＠ｎｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ：

单任仲（１９８２—），男，硕士研究生，研究方向为电力电子功率变换器、航空电源；

王慧贞（１９６４－－），女，副研究员级高级工程师：严仰光（１９３５－－），男，教授，博士生导师。

（编辑王彦骏）