ANDITIGER EPCOS EURAL Fandis Kubara Lamina LEM Ostberg POWERSEM Semikron SEZ SUNON TUMA Voltex датчики тока Voltex освещение Zettler Протон-Импульс
ANDITIGER EPCOS EURAL Fandis Kubara Lamina LEM Ostberg POWERSEM Semikron SEZ SUNON TUMA Voltex датчики тока Voltex освещение Zettler Протон-Импульс
Отдел продаж +38 (044) 359-05-04

Особенности продукции POWERSEM

Особенности продукции POWERSEM, лидера по производству силовых полупроводниковых приборов в миниатюрных корпусах ECO-PAC™

Powersem GmbH, которую основал Мадан Мохан Чадда в 1985 году в г.Швабах, Германия, является компанией, которая проектирует, разрабатывает и производит полупроводниковые модули, мосты и дискретные компоненты. Сегодня POWERSEM — один из мировых лидеров по поставке изолированных полупроводниковых модулей: быстрых, однофазных, трехфазных, полу- и полнорегулируемых, включая твердотельные реле.
POWERSEM исповедует концепцию «единого пакета», которая обеспечивает в одном модуле законченное устройство — используется многокристальная гибридная технология (MCT), что позволяет клиенту решить те или иные задачи в полной мере, используя 1 модуль: например трехфазный IGBT-мост для инвертора с защитным термистором, трехфазный тиристорный регулятор мощности, трехфазное твердотельное реле, трехфазный выпрямитель+транзистор для тормозного устройства и т.д. Такое решение позволяет использовать все преимущества изолированных модулей: хороший тепловой контакт изолированной подложки с радиатором, корректная обратная связь через термистор для защиты модуля от перегрева. При относительно невысокой цене использование изолированных модулей позволяет отказаться от дискретных компонентов (в корпусах SOT-227, ТО-3Р, TO-247, ТО-220), соединенных последовательно, параллельно, отказаться от дополнительных изоляторов для радиаторов или для силовых дискретных приборов, а также соединительных проводов. Кроме того модульная система обеспечивает минимальную монтажную индуктивность, что важно для инверторов, построенных на MOSFET- и IGBT-модулях, работающих на высоких частотах.

Рисунок 1

В основном POWERSEM выпускает свои модули в уникальных корпусах ECO-PAC™ (см. рис.1), POWER-PAC™ и т.д., а также в «стандартных» корпусах типа ТО-240. Но упор делается именно на производство компактных модулей ECO-PAC™, причем многие модули выпускаются в двух исполнениях (см. рис.2). Архитектура и топология большинства модулей  ECO-PAC™ специально разработана на основе индивидуальных заказов потребителей.

Рисунок 2

POWERSEM продолжает вводить новшества в новые полупроводниковые модули для самых взыскательных требований электронной промышленности и обеспечивает отличное качество и надежность при умеренных ценах.
Стопроцентные оптические и электрические испытания продукции обеспечиваю высокое качество и надежность всех продуктов POWERSEM. Все модули сертифицированы UL* и все производственные процессы оптимизированы в соответствии с DIN ISO 9001: 2008.

Основные группы товаров POWERSEM:


● модули диодные быстрые и сверхбыстрые 30...400А  до 1200В

● диодные, тиристорные и диодно-тиристорные изолированные модули (полумосты) в стандартных корпусах 36...320А до 2200В (новые модели — до 1200А)
● тиристорные и диодно-тиристорные изолированные модули в корпусах ECO-PAC™ 36...320А до 1800В

● нестандартные тройные диодные и тиристорные модули: общий анод или общий катод 50...100А до 1800В
● регуляторы мощности: встречно-параллельные тиристорные и диодно-тиристорные модули однофазные ECO-PAC™ 20...105А до 1800В, трехфазные ECO-PAC™, POWER-PAC™  16...45А до 1600В

● мосты одно- и трехфазные выпрямительные и быстрые 21...240А до 1800В (новые — до 2200В)
● мосты одно- и трехфазные полу- и полноуправляемые (тиристорные) 20...240А до 1600В
● разнообразные IGBT-модули ECO-PAC™ до 160А, до 1200В
● разнообразные MOSFET-модули ECO-PAC™ до 150А, до 800В

● диоды винтовой конструкции: выпрямительные до 400А, до 1600В; быстрые до 70А, до 1000В; диоды Шоттки и Зенера
● тиристоры винтовой конструкции 25...150А до 1600В
● однофазные до 205А, до 660В(rms) и трехфазные 90A(rms) до 660В(rms) твердотельные реле, твердотельные реле на DIN-рейку — законченные устройства с радиатором.


Типичные области применения модулей POWERSEM:


● Моторные приводы постоянного (регуляторы) и переменного тока (преобразователи частоты)
● Устройства плавного пуска двигателей переменного тока
● Устройства торможения двигателей переменного тока
● Регуляторы мощности AC и DC (например для отопления, света)
● Электронные коммутаторы, реле, контакторы
● Солнечные инверторы
● Импульсные источники питания
● Тяговые выпрямители до 300А (в т.ч. регулируемые)
● Зарядные устройства
● Источники бесперебойного питания (UPS)
● Сварочные источники тока
● Плазменные резчики
● Дизельные генераторы
и т.д.


Пример применения IGBT-модулей POWERSEM в приводах переменного тока


На рисунке 3 показана типовая схема частотного преобразователя с функцией торможения (далее по тексту ПЧ). Использование таких приводных устройств оправдано в силу того, что на входе ПЧ сдвиг фаз между током и напряжением равен нулю, а весь cos φ (между преобразователем и мотором) «ложится» на выходной противопомеховый фильтр и короткие провода к трехфазному двигателю. Следовательно отпадает необходимость компенсации реактивной мощности. На выходе ПЧ 3 фазы синусоиды в виде ШИМ сигнала (см. рис.4), а ток в виде синусоиды: ВЧ-гармоники от модуляции сглаживаются выходным фильтром и самим двигателем, имеющим индуктивность. Энергия импульсов ШИМ, запасенная индуктивной нагрузкой возвращается к выпрямительному конденсатору через обратно-включенные быстрые диоды.

РИСУНОК 3

РИСУНОК 4

Для корректной работы трехфазного двигателя должно выполняться условие Ucc/Fcc=const., где  Ucc — действующее напряжение сглаженной синусоиды (после фильтра), Fcc — частота напряжения сглаженной синусоиды. Уровень напряжения Ucc регулируется шириной модулирующих импульсов. Таким образом частотный преобразователь может не только регулировать скорость вращения двигателя в пределах 10...140% от номинала, но и выполнять функцию плавного пуска двигателя, а также задавать направление вращения без коммутации фаз путем соответствующего программирования чередования фаз ШИМ. ШИМ сигнал по определенному алгоритму выдается специальным ШИМ-контроллером. Устройство торможения необходимо для быстрого останова двигателя в аварийных ситуациях: заклинивания двигателя, появление частей тела человека в опасной зоне, превышение выходного тока пределов допустимого. При торможении (по команде ШИМ-контроллера) отключается входная цепь выпрямителя (контактором) и открывается тормозной транзистор который быстро разряжает выпрямительный конденсатор. При резком торможении (например, заклинивание двигателя) через торможной транзистор "рассасывается" рекуперативный ток.

Допустим нам необходимо построить ПЧ малой мощности 1,4кВА, с трехфазной сетью 230В (не 400В!), есть такие трехфазные двигатели. Для этого вполне подойдет инверторный модуль PSII35/06, характеристики можно посмотреть тут, и трехфазный выпрямитель с тормозным транзистором PSDI33/06, характеристики можно посмотреть тут. Следует обратить внимание, что и трехфазный инверторный мост, и тормозной транзистор снабжены реальными обратно-включенными быстрыми диодами, а не паразитными диодами (последние всегда наличествуют, но не могут выполнять защитную функцию из-за малого быстродействия и малой допустимой плотности тока). Параметры модулей подобраны с трехкратным запасом по току и двукратным запасом по напряжению. Вся силовая часть выливается в 2 модуля ECO-PAC™2, радиатор, высоковольтный электролитический конденсатор, для нашего случая 450В 1500мкФ при коэффициенте пульсаций ~2%, не считая ШИМ-контроллера и драйверов управления затворами IGBT (несколько микросхем). Таким образом, габариты ПЧ определяются выпрямительным конденсатором и радиатором. Обычно радиатор выполняет функцию задней стенки корпуса ПЧ.

Аналогично можно рассчитать ПЧ такой же мощности, но для трехфазной сети 400В для стандартных трехфазных асинхронных двигателей. Для этой цели подойдут модули на 1200В и на меньшие токи: трехфазный инвертор PSII15/12, трехфазный выпрямитель с тормозным транзистором PSDI50/12. В данном случае необходимо будет использовать 2 электролитических конденсатора 1500мкФ 400В, соединенных последовательно (электролитические конденсаторы выше 550В не существуют).

  

Кроме того во всех перечисленных модулях доступна опция — встроенный в модуль термистор (терморезистор с отрицательным ТКС), который при определенной температуре уменьшает свое сопротивление до порогового и выдает аварийный сигнал на ШИМ-контроллер для отключения ПЧ.

Необходимо не забывать, что непосредственно на шинах питания инверторного IGBT-модуля необходимо устанавливать снабберные пленочные конденсаторы порядка единицы микрофарада для предотвращения пробоя IGBТ-транзисторов и быстрых диодов (вследствие индуктивности мотора). На рисунке 5 указаны схемы включения снабберных конденсаторов. В нашем случае при небольшой мощности ПЧ (1,4кВА) достаточно самой простой схемы включения А, только необходимо не забывать о минимизации длины контактных дорожек между выводами питания модуля и выводами снабберного конденсатора.

РИСУНОК 5

Входной и выходной фильтры (рис.3), а также снабберный конденсатор подбираются таким образом, чтобы удовлетворить требования ЭМС.
Надежные электролитические конденсаторы с расширенным температурным диапазоном, снабберные пленочные конденсаторы для защиты инверторного IGBT-модуля, а также противопомеховые фильтры и дроссели выпускает компания Epcos.

В заключение скажем о выборе частоты модуляции ШИМ, исходя из технических характеристик PSII35/06 и PSII15/12: время отпирания 50нс, время запирания 300 нс, именно в эти моменты происходит основной нагрев модуля. Следует отметить, что эта задача обратно взаимосвязана, а именно:
- слишком высокая частота (в нашем случае выше 28кГц) приводит к дополнительным тепловым потерям при запирании/отпирании IGBT и увеличению тока через обратные диоды, что приводит к увеличению размера радиатора и снижению КПД<0,95, а также вынуждает экранировать IGBT-модуль для подавления электромагнитных помех в радиочастотном диапазоне, чтобы соответствовать требованиям ЭМС.
- слишком низкая частота (в нашем случае ниже 3кГц) уменьшает размер радиатора, но вынуждает увеличить емкость снабберного конденсатора и увеличить индуктивности входного и выходного фильтров, что в свою очередь увеличивает габариты. Кроме того неполная фильтрация низкой несущей частоты ШИМ приводит к акустическому шуму — двигатель свистит на частоте модуляции.
Поэтому оптимальная частота модуляции ШИМ находится в пределах 8...24кГц.



*) Знак UL наиболее известен в США, выдается Underwriters Laboratories. Это означает, что продукт был протестирован национально признанной испытательной лабораторией (NRTL) и соответствует требованиям общепринятых стандартов безопасности продукции.


Оставьте свой комментарий

Пожалуйста авторизируйтесь или создайте учетную запись перед тем как написать комментарий
Широкий ассортимент
Прямые поставки из Европы и Азии
Профессиональные консультанты
Честные цены
Многолетний опыт
Комплексные решения