如今，電機驅(qū)動器在工業(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)建一個通用的硬件平臺。此外，變頻器制造商通常希望能夠單一硬件平臺覆蓋各種功率等級，并且另外附帶可擴展的組件。
在近60年來，賽米控在為變頻器開發(fā)電力電子組件的時候一直把變頻器制造商的需求考慮在內(nèi)。得益于平臺戰(zhàn)略 - 即針對不同的應(yīng)用和功率等級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。
電機驅(qū)動系統(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)。變頻器控制的電機比非控制電機少用了多達30％的電能。事實上，電機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，為了在一個傳動系統(tǒng)中實現(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。日益增長的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)需要更優(yōu)質(zhì)的變頻器輸出信號，并且同時要滿足日益增長的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，同時縮短開發(fā)時間的壓力正在增大。滿足這些截然相反要求的最好方法是使用模塊平臺概念，可通過調(diào)整用于不同的功率等級。
平臺戰(zhàn)略提升了效率
這些模塊平臺的例子有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，意味著一個PCB布局可以涵蓋一個變頻器平臺的不同功率等級。
圖1：MiniSKiiP IGBT系列模塊的外殼尺寸和功率等級，功率范圍為1kW-37kW
表1： 6組件IGBT模塊的電流等級和相應(yīng)變頻器的功率等級
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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)整性不僅對模塊外殼大小是必須的，事實上，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)動板上一個對整個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。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)計和逆變器設(shè)計。這對于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。
在所有四個模塊尺寸中，電源和柵極端子的位置是可以進行調(diào)整的。模塊長度取決于功率等級。這種可調(diào)整性延續(xù)到內(nèi)部模塊的設(shè)計。在 SEMIX模塊中，根據(jù)功率等級，可并聯(lián)多達4個DCB基板，每個基板帶一個完整的半橋拓?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，這意味著各個模塊有一致的開關(guān)行為，因為半橋布局是一致并且有相同的整流路徑。
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