цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Метод устранения скачков напряжения в силовых модулях в мегаваттного диапазона


Метод устранения скачков напряжения в силовых модулях в мегаваттного диапазона

Автор: Mike(admin) от 30-08-2021, 03:55

Высококачественные силовые модули IGBT коммутируют токи в диапазоне кА, в результате чего могут возникать нежелательные, а в некоторых случаях опасные выбросы напряжения из-за индуктивности рассеяния промежуточного звена постоянного тока.


Метод устранения скачков напряжения в силовых модулях в мегаваттного диапазона

Большинство традиционных конструкций промежуточного звена постоянного тока быстро достигают своих пределов при таких высоких токах из-за их индуктивности рассеяния. Одной из особенностей высококачественных модулей, таких как, например, SkiiP®4 от Semikron является встроенная интеллектуальная адаптация скорости отключения при очень высоких напряжениях промежуточного контура, которая защищает полупроводники от чрезмерного переходного перенапряжения в момент выключения.


Однако эта функция защиты может генерировать дополнительные потери и во время непрерывной работы фактически определяет чрезмерную индуктивность промежуточного контура. Следовательно, она уменьшает индуктивность промежуточного звена постоянного тока, снижает напряжение при отключении IGBT и одновременно снижает потери при выключении IGBT.


Также для подавления скачков напряжения необходимы конденсаторы звена постоянного тока с низкой индуктивностью. Так, компания TDK разработала серию B256 конденсаторов промежуточного контура EPCOS с особенно низкой индуктивностью, специально для новых поколений модулей IGBT.


Метод устранения скачков напряжения в силовых модулях в мегаваттного диапазона

Эти конденсаторы звена постоянного тока обеспечивают выдающуюся производительность с особенно низкими потерями из-за их очень низкого ESL (собственной индуктивности) и ESR (последовательного сопротивления). Конденсаторы промежуточного контура подключаются к силовым модулям по отдельности или в виде конденсаторной батареи. Обычно они располагаются непосредственно рядом с силовыми модулями, чтобы обеспечить низкую индуктивность благодаря короткой длине проводов. Однако во многих случаях установка этого типа невозможна из-за малого свободного пространства.


В настоящее время TDK выпускает свои специальные демпфирующие конденсаторы EPCOS с механическими и электрическими параметрами, адаптированными для различных силовых модулей, в том числе SkiiP4, для достижения низкой индуктивности без каких-либо экстремальных выбросов напряжения.


Дополнительное преимущество новой разработки специальных демпфирующих конденсаторов заключается в том, что они позволили также оптимизировать их особую внутреннюю структуру. Таким образом, максимальные значения индуктивности чрезвычайно низкие и составляют менее 6 нГн. В настоящее время существует два значения емкости, которые оказались оптимальными для силовых модулей килоамперного диапазона: 330 нФ и 470 нФ с номинальным напряжением 1600 В. Конденсаторы легко установить и использовать, и это оптимизированное и экономичное решение по сравнению с более сложными конструкциями звена постоянного тока.


Как показано на следующем рисунке, адаптация геометрии позволила навинтить конденсаторы непосредственно на соединители сборных шин модуля, что привело к снижению индуктивности рассеяния промежуточного контура. Значительно более низкие перенапряжения, которые были достигнуты в результате двухимпульсных испытаний.


Метод устранения скачков напряжения в силовых модулях в мегаваттного диапазона

Оптимизированная форма корпуса, а также соединения демпфирующего конденсатора и их разная высота обеспечивают минимально возможную вводимую индуктивность и, следовательно, очень эффективные характеристики демпфирующего конденсатора. Эта оптимизация не приводит к уменьшению путей утечки и зазоров. В то же время она позволяет оптимально использовать имеющееся пространство. Менее оптимизированные демпфирующие конденсаторы в конечном итоге потеряют емкость. В критических ситуациях поддержание демпфирующей способности и обеспечение ее стабильности имеет решающее значение для предотвращения повреждения модулей IGBT.




© digitrode.ru




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий