先进的功率应用中使用IGBT模块化平台0称量机

发布时间：2022-07-07 15:16:28 来源：王泰五金网

先进的功率应用中使用IGBT模块化平台

先进的功率应用中使用IGBT模块化平台 2011年12月09日来源： IGBT模块化平台能够提高很多功率设备系统的开发效率，特别是其中一些非常新颖的系统。这种平台能够为产品的应用带来很多益处，包括：软开关大功率逆变器、带有减少直流电容组并且增加可靠性的AC/AC变换器、多电平模块化的可升级的大功率逆变器以及由一个大功率低频变换器和一个小功率高频多功能负载调节器而构成的高性能、低成本的功率变换系统。

使用赛米控的由先进的开关模式功率拓扑结构以及可实现的单板多模块化的SEMIX模块化平台，可以设计制造出平均故障间隔时间达80,000小时(10年)的现代的、高可靠性的逆变器。SEMIX就是赛米控产品主要目标的实例，即针对特定的应用领域减少系统总的功耗，其先进的设计技术使系统的损耗降到最低是从器件级开始的。低功率损耗意味着更高的工作效率、节省能量、简化散热、从而实现更为紧凑的、体积更小的、重量更轻的、成本更低的系统。在热处理过程中消除不必要的热阻以及提高硅片的性能一样重要。沟槽门极元器件中已经使用了很多当前先进的技术以减少在模块上的、连接部分的、磁性材料以及热处理部分的静态损耗。

更好的磁性材料和更高的开关频率都有助于实现更为紧凑的设计，因此人们就追求模块更高的工作频率，由此产生的问题就是在半导体开关器件中开关损耗就变成了主导因素。在追求更高效率的过程中，器件的动态开关损耗、吸收电路的损耗、电机绝缘上承受的dv/dt应力、电磁兼容问题、高开关频率下长电缆连接的电机端的电压提升效应以及能量质量等问题都要通过硅芯片技术和开关元件的拓扑技术来解决。开关损耗最小的软穿通(SPT)模块可工作在高开关频率下。器件在零电压下导通(ZVS)或零电流下关断(ZCS)的软开关技术有助于进一步减小或消除上述问题。

先进的功率设备系统

图1是一个三相零电流瞬变(ZCT)逆变电路的软瞬变控制策略图。每相电路包括一个LC谐振器、两个主开关器件和两个辅助开关器件。在文献[3>中报道了它们可以显著地降低器件的开关损耗和电压/电流应力。该电路主要的优点如下：　　每相辅助电路是独立的，只与主电路该相的软瞬变有关；因为在主功率回路上没有其它的串联器件，因此开关电压应力就是直流母线电压；辅助开关器件的额定电流和主开关器件相比要小得多。　　　　同硬开关电路相比，软开关器件的开通损耗可降低70%，关断损耗可降低85%。更为重要的是二极管反向恢复峰值电流减少了75%，而器件关断时的电压过冲和高频振荡则基本消失了[4>。每个开关周期的电流应力和热应力平均分布在辅助器件上，谐振电容器上电压应力降低了30%。每相的软瞬变过程是独立进行的，与主控制器无关。任何为硬开关逆变器而设计的脉宽调制模式也适用于软开关逆变器。辅助开关器件仅仅在主功率开关器件导通和关断的瞬变过程中开关，通过它的是一个很窄的、峰值谐振电流很高的信号。辅助开关器件的最大峰值电流和平均电流的比值可高达20倍。使用SEMIX3模块(700A/1200V)作为主电路，SEMIX2模块(300A/1200V)或SEMIX2模块(200A/1200V)做辅助电路的有功功率电路图如图1a。S3 MULTI适配板用于将SKYPER的驱动、监视、保护和控制信号传送到控制板。图.1.三相零电流瞬变(ZCT)逆变器电路图图. 1a.三相零电流瞬变(ZCT)逆变器中的SEMIX模块系列

文献[5>提出了一种新型高性能低成本的功率变换系统的结构图。该系统由一个主变换器和一个多功能负载调节装置构成，如图2所示。主变换器在低开关频率下处理大部分的能量变换，负载调节装置在很高的开关频率下只处理小部分的能量转换，因此由非线性负载导致的谐波电流仅占整个负载电流的一小部分。系统的主变换器的开关频率为5kHz，输出功率为150 kW，负载调节装置的开关频率为20kHz，输出功率为30kW。主变换器使用的是SEMiX703GD126 模块，而负载调节装置使用的是3 x SEMiX302GB128模块。图. 2. 由主逆变器和负载调节器构成的功率系统的电路框图

文献[6>描述了多电平大功率和/或高压电机驱动器。多电平变换器可以产生近似的正弦电压基波信号，其几乎不会产生电磁干扰或共模电压，非常适合于驱动大电流，高电压的电机。这种分级串联逆变器可以适合大型汽车的全部电气驱动，因为它存在几个电平级别的直流电压源。分级串联逆变器由一系列的H桥(单相，全桥)逆变单元构成，如图3所示。这些多电平变换器因为开关频率很低所以其效率很高。当多级逆变器作为整流器将交流电转换为直流电时的功率因数接近1，并且不会产生电磁干扰或共模电压/电流问题。采用SEMIX智能功率模块的多电平变换器如图3所示。湖北儿科医院哪家好