ЖУРНАЛ «СТА» №2/2004

Powerex и др., LoPak4 и LoPak5 фирмы ABB Semiconductors или SKiM4 и SKiM5 фирмы Semikron (рис. 5). А использование многоключевых модулей серии SKiM или LoPak вместе с драйверами в едином конструктиве превращает их по существу в интеллек- туальный силовой модуль (IPM — Intelligent Power Module) второго уров- ня интеграции (рис. 7). В схемах драй- веров также стандартными являются уровни входных управляющих сигна- лов, степень гальванической развязки, ряды импульсных выходных токов для управления IGBT, уровни сигналов датчиков (температуры, напряжения, тока), перечень функций защиты (от перегрузки по току, включая к.з. в ре- альном времени, перенапряжений, пе- регрева, неключевого режима работы транзистора, отказа в источнике пита- ния для собственных нужд драйвера). Модули серии Econo широко приме- няются разработчиками в преобразова- телях частоты электроприводов пере- менного тока мощностью в десятки кВт. Модули LoPak4 (рис. 5 внизу справа) и LoPak5 (рис. 5 вверху) имеют пре- дельные характеристики: 6 × 300 А/ 1200 В и 6 × 225 А/1700 В в шестиклю- чевом исполнении и 2 × 675 А/1700 В и 2 × 900 А/1200 В в двухключевом (полу- мостовом) исполнении. Они выпуска- ются в двух вариантах: с медным осно- ванием и без основания с прямым кон- тактом DCBкерамики модуля на ох- ладитель (Semikron). Модули имеют низкую паразитную индуктивность как внутренних выводов, так и внеш- них шин в шестиключевом и двухклю- чевом применениях. Внешние сило- вые шины устанавливаются на болты силового модуля и прикручиваются гайками. Управляющие контакты со- единяются пружинными контактами с печатной платой драйвера, конструк- тивно и схемотехнически сопряжен- ной с силовым модулем и легко уста- навливаемой над модулем на стойки с защёлками. На рис. 7 показаны моду- ли серий SKiM 4/5 c драйверами серий SKHI 64/5. Легкое запараллеливание ключей в модуле и модулей в целом позволяет использовать всего три типа модулей серии LoPak для инверторов мощно- стью от 50 кВ·А до 1 МВ·А. И НТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИЛОВЫЕ IGBT- МОДУЛИ Самым большим рынком для прибо- ров силовой электроники является электропривод. На рис. 8 приведена классическая функциональная схема преобразователя частоты со звеном по- стоянного тока. Входное напряжение поступает на мостовой диодный вы- прямитель (1), вход которого защищён ограничителями перенапряжений (8). К выходу выпрямителя подключаются фильтровая ёмкость шины постоянно- го тока со схемой «мягкого» заряда (9) и мостовой инвертор напряжения на IGBT (4), к выходу которого подклю- чается нагрузка — двигатель перемен- ного тока (6). В приводах малой и сред- ней мощности к шине постоянного то- ка подключается схема торможения (5) и левая часть (4). Силовая часть преоб- разователя содержит также датчики то- ка (2) и температуры (3). Схема управ- ления содержит драйверы (12) для управления транзисторами инвертора и тормоза со схемами защит (10, 13), контроллер управления (14) и источ- ники питания для собственных нужд (11). Так как силовая схема и часть сис- темы управления (драйверы, датчики, схемы диагностики и защит) являются одинаковыми для большинства приме- нений, естественным было желание объединить эти элементы в единый конструктив — интеллектуальный си- ловой модуль. Появление МОПуправ- ляемых приборов, требующих малых мощностей управления, а также высо- кая стойкость IGBT к перегрузкам и лёгкость управления ими в аварийных режимах позволили объединить в еди- ном корпусе и силовую часть преобра- зователя (4), и/без (1), и схемы драйве- ров, диагностики и защит (10), (12), (13) из рис. 8. Силовая часть интеллектуального модуля изготавливается, как и стан- дартные модули паяной конструкции, с изолированным основанием. Здесь также используются описанные техно- логические приёмы, позволяющие по- высить надёжность и термоцикло- устойчивость модулей, снизить пара- зитные индуктивности выводов. Ин- теллектуальная часть модуля размеща- ется на «втором этаже», на многослой- ной печатной плате, установленной над DCBплатами с силовыми полу- проводниковыми чипами (рис. 9). По такой технологии фирмами Fuji, Mitsubushi, Toshiba выпускается целая ОБ ЗО Р / АППА РАТ НЫ Е С Р Е Д С Т В А 25 СТА 2/2004 www.cta.ru Рис. 7. Модули серий SKiM 4/5 Рис. 8. Функциональная схема преобразователя частоты электропривода 1 2 3 4 5 6 8 7 9 10 12 13 11 14