如今，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在工業(yè)、公共交通和車輛應(yīng)用中扮演著不同的角色。從機(jī)床、水泵到電梯和叉車設(shè)備。一方面，這導(dǎo)致了高度專業(yè)化變頻器的發(fā)展；然而，另一方面，為了節(jié)約成本，標(biāo)準(zhǔn)化也越來越重要。覆蓋不同的應(yīng)用需求的一種可能的方式是通過相關(guān)軟件的參數(shù)化創(chuàng)建一個(gè)通用的硬件平臺(tái)。此外，變頻器制造商通常希望能夠單一硬件平臺(tái)覆蓋各種功率等級(jí)，并且另外附帶可擴(kuò)展的組件。
在近60年來，賽米控在為變頻器開發(fā)電力電子組件的時(shí)候一直把變頻器制造商的需求考慮在內(nèi)。得益于平臺(tái)戰(zhàn)略 - 即針對(duì)不同的應(yīng)用和功率等級(jí)使用相同的或可縮放的模塊 – 可配置變頻器滿足不同的需求。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不得不在成本效益和尺寸優(yōu)化方面滿足要求。全球所有投入使用的電機(jī)中只有約10％使用了電力電子控制系統(tǒng)。變頻器控制的電機(jī)比非控制電機(jī)少用了多達(dá)30％的電能。事實(shí)上，電機(jī)變頻器在減少二氧化碳排放和提高能源效率方面潛力巨大。然而，為了在一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)最高效率，需要控制、冷卻和硅片選擇的理想組合。這可以通過使用優(yōu)化的開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、諧振逆變器和更高的開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)，從而帶來更小的電感，因此降低成本和體積。日益增長的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)需要更優(yōu)質(zhì)的變頻器輸出信號(hào)，并且同時(shí)要滿足日益增長的EMC（電磁兼容性）要求。標(biāo)準(zhǔn)和審批法規(guī)正變得越來越復(fù)雜，同時(shí)縮短開發(fā)時(shí)間的壓力正在增大。滿足這些截然相反要求的最好方法是使用模塊平臺(tái)概念，可通過調(diào)整用于不同的功率等級(jí)。
平臺(tái)戰(zhàn)略提升了效率
這些模塊平臺(tái)的例子有MiniSKiiP和SEMIX IGBT系列。MiniSKiiP有四種不同的外殼尺子，功率范圍為1-37kW。每種外殼尺寸最多有3種不同電流等級(jí)，意味著一個(gè)PCB布局可以涵蓋一個(gè)變頻器平臺(tái)的不同功率等級(jí)。
圖1：MiniSKiiP IGBT系列模塊的外殼尺寸和功率等級(jí)，功率范圍為1kW-37kW
表1： 6組件IGBT模塊的電流等級(jí)和相應(yīng)變頻器的功率等級(jí)
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Module type |
MiniSKiiP2 |
MiniSKiiP2 |
MiniSKiiP2 |
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Nominal current rating |
35A |
50A |
75A |
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Typ.inverter power |
7.5kW |
11kW |
15kW |
可調(diào)整性不僅對(duì)模塊外殼大小是必須的，事實(shí)上，它必須延續(xù)到封裝技術(shù)的選擇以及連接元件的布局。例如在MiniSKiiP中，電源和柵極端子位于驅(qū)動(dòng)板上一個(gè)對(duì)整個(gè)電路都有意義的位置。這意味著該布局可以很容易地被調(diào)整用于更大的功率等級(jí)。這使得變頻器開發(fā)效率得以提高。
在SEMiX-IGBT模塊中，調(diào)整是通過改變模塊的長度。因此，可使用相同直流環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和逆變器設(shè)計(jì)。這對(duì)于15-200kW的中等功率變頻器來說非常有用，那里比低功率范圍的面積更小。
在所有四個(gè)模塊尺寸中，電源和柵極端子的位置是可以進(jìn)行調(diào)整的。模塊長度取決于功率等級(jí)。這種可調(diào)整性延續(xù)到內(nèi)部模塊的設(shè)計(jì)。在 SEMIX模塊中，根據(jù)功率等級(jí)，可并聯(lián)多達(dá)4個(gè)DCB基板，每個(gè)基板帶一個(gè)完整的半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這樣就可以在模塊生產(chǎn)中生產(chǎn)大量相同的部件，從而帶來一致的生產(chǎn)質(zhì)量。在模塊應(yīng)用中，這意味著各個(gè)模塊有一致的開關(guān)行為，因?yàn)榘霕虿季质且恢虏⑶矣邢嗤恼髀窂健?/div>
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