Силовые модули от Vishay Semiconductors

Опубликовано: 19 июля 2014 г. в 18:01, 43 просмотра Комментировать

Инверторные преобразователи используются сейчас практически повсюду. Компактные размеры, высокие технические характеристики и возможность менять параметры преобразования в широких пределах — все эти преимущества обуславливают постепенную замену инверторами традиционных трансформаторов, работающих на частоте 50 Гц.

Компания Vishay Semiconductors выпускает силовые модули на основе разнообразных типов полупроводниковых приборов. Это как проверенные временем диоды и тиристоры, так и более современные биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ, в зарубежной литературе широко используется аббревиатура IGBT от Isolated-gatebipolartransistor).

IGBT представляет собой комбинацию транзисторов: полевого с изолированным затвором и биполярного, выполненных на одном кристалле. В результате получается полупроводниковый прибор, вобравший в себя преимущества как полевого, так и биполярного транзисторов. С одной стороны, IGBT, подобно полевому транзистору, управляется напряжением, а не током, что обеспечивает легкое управление мощной нагрузкой. С другой стороны, IGBT имеет малое сопротивление канала. При этом IGBT никогда не входит в режим насыщения, что обеспечивает большую скорость переключения. Повышение скорости переключения не только позволяет повысить частоту, на которой осуществляется преобразование напряжения, но и повысить КПД за счет того, что практически отсутствует так называемый «токовый хвост» при запирании. Высокий КПД означает малый нагрев модуля, что, в свою очередь, позволяет работать с более мощной нагрузкой.

Модули на диодах и тиристорах

Конструктивно новые силовые модули Vishay Semiconductors на диодах и тиристорах выполнены в пяти наиболее распространенных корпусах: Add-a-Pak, Int-a-Pak, MAPBlock, Magn-A-Pak, SuperMagn-A-Pak. Это упрощает разработку электронных устройств, так как не нужно приспосабливаться к нестандартным корпусам модулей. При этом новинки способны работать с напряжениями до 3000 В и силой тока до 600 А.

В инверторных преобразователях обычно сначала требуется превратить переменный ток в постоянный, для чего используются выпрямители, собранные по мостовой схеме. Также, в ряде случаев, переменный ток на выходе преобразователя нужно выпрямить (например, это делается в сварочных аппаратах, так как дуга на постоянном токе более стабильна), для чего применяются мостовые или полумостовые выпрямители. Использование в качестве двух «плеч» моста тиристоров позволяет совместить выпрямление с регулировкой напряжения.

Для реализации указанных функций были созданы диодные и тиристорные модули в корпусе Add-a-PakGenVII (TO-240AA).

Обозначаются эти модули следующим образом:

VSK «конфигурация» «приблизительное максимальное значение силы тока в амперах» «максимальное прямое напряжение в сотнях вольт»

Например, VSKD 71/04 — конфигурация с двумя диодами, соединенными последовательно, максимальное значение силы тока около 71 A, максимальное прямое напряжение 400 В.

Предлагаются следующие конфигурации диодных модулей:

  • D — два диода, соединенных последовательно,
  • C — два диода с соединенными катодами,
  • J — два диода с соединенными анодами,
  • E — одиночный диод.

Тиристорные модули предлагаются в следующих вариантах:

  • T — полумостовая схема с управлением обоими полуволнами,
  • H — полумостовая схема с управлением положительной полуволной,
  • L — полумостовая схема с управлением отрицательной полуволной,
  • N — диод и тиристор с соединенными анодами,
  • U — два тиристора с соединенными катодами,
  • V — два тиристора с соединенными анодами.

Максимальное значение силы тока для диодных модулей, в зависимости от модификации, может достигать 100 A, тиристорных — 105 A. Максимальное прямое напряжение у старших моделей ряда составляет 1600 В.

Более мощные модули, выдерживающие силу тока до 236 A, выпускаются в корпусе Int-a-Pak. Система обозначений у них такая же, как и у модулей Add-a-Pak. Доступны конфигурации D, C, J, E для диодных и T, H, L для тиристорных модулей. Максимальное значение силы тока составляет для диодных модулей 166; 196 или 236 А, для тиристорных модулей — 136; 142 или 162 А. Максимальное прямое напряжение, в зависимости от модификации, может достигать 1600 В.

Следует отметить, что в модулях Add-a-Pak и Int-a-Pak компания VishaySemiconductors использует сейчас технологию соединения элементов посредством ленточных проводников, переходящих в выводы. В более мощных модулях применяется так называемая нажимная технология соединения, когда к диодам и тиристорам с усилием приложены диски из молибдена. Это обеспечивает более низкое сопротивление контакта.

Для модулей, работающих с токами 170 – 320 А, используется корпус Magn-A-Pak. Доступны диодные модули с конфигурациями D, C, J, E и тиристорные T, H, L, N, U, V. Значения максимальной силы тока для диодных модулей 240; 270 или 320 А, для тиристорных модулей 170; 230; 250 или 320 А. Максимальное прямое напряжение, в зависимости от модификации, может достигать 2000 B. Но выпускаются также диодные модули на 270 А, прямое напряжение на которых может достигать внушительного значения 3000 В!

Во всех перечисленных модификациях модулей в корпусе Magn-A-Pak применяется нажимная технология соединения, однако, выпускаются и удешевленные тиристорные модули на 250 А в таком же корпусе, где используются ленточные проводники.

Наконец, мощнейшие модули, способные работать с токами вплоть до 600 А, Vishay Semiconductors выпускает в корпусах SuperMagn-A-Pak. Диодные модули с конфигурациями D, C, J, E выпускаются в варианте на максимальную силу тока 600 А и напряжениями до 2500 В. Тиристорные модули T, H, L, N, U, V — максимальная сила тока 430; 500 или 570 А, максимальное напряжение, в зависимости от модификации — до 2000 В.

Все перечисленные диодные и тиристорные модули допускают установку напрямую на теплоотвод.

Модули на основе IGBT

Наиболее универсальными модулями на основе IGBT выпускаются Vishay Semiconductors в корпусе SOT-227. В ассортименте представлены модули переключателей и прерывателей на IGBT.

Для возможности создания инвертора полностью из модулей одного типа корпуса, серия дополнена модулями мостового и полумостового диодного выпрямителей. В этих модулях используются диоды FREDPt и HEXFRED, отличающиеся повышенным быстродействием.

На модулях SOT-227 можно выполнить такие элементы инверторного преобразователя напряжения как входной выпрямитель, корректор коэффициента мощности, генератор, стабилизатор и выходной выпрямитель.

Диодные модули выпускаются в модификациях на максимальное прямое напряжение 200 или 1200 В, максимальное значение силы тока от 80 до 280 А. Модули на IGBT выдерживают, в зависимости от модификации, напряжение до 600 или 1200 В, силу тока от 50 до 175 А.

Новые модули SOT-227 позволяют создавать мощные инверторы, работающие на частотах от 1 до 150 кГц. Ранее столь мощные инверторы работали в основном на частотах не более 50 кГц.

Кроме SOT-227, Vishay Semiconductors выпускает IGBT вкорпусах Int-a-Pak и Dual Int-a-Pak.

Применения силовых модулей

Новые силовые модули VishaySemiconductors имеют самые разнообразные применения, от бытовой техники до электромобилей. Но особенно следует отметить два из них: источники бесперебойного питания (ИБП) и электросварка.

Неотъемлемыми элементами любого ИБП, включаемого в сеть переменного тока, являются выпрямитель (после него получается постоянное напряжение, которым можно заряжать аккумулятор) и инвертор (преобразует постоянный ток, который дает батарея, в переменный и, при необходимости, повышает напряжение). Эти узлы могут быть выполнены на модулях VishaySemiconductors.

В ИБП типа On-line питание нагрузки постоянно осуществляется от инвертора, даже если напряжение в сети находится в норме. Но в случае аварийной ситуации, когда нагрузка слишком велика или же ИБП перегрелся, должна быть предусмотрена защита, заключающаяся в переключении нагрузки непосредственно на вход ИБП. При этом если не будет сбоя в электросети, можно какое-то время питать нагрузку, пока не будут устранены причины возникновения аварийной ситуации, или ИБП не остынет.

Переключение в аварийный режим происходит путем создания перемычки между входом и выходом ИБП. Эта перемычка должна быть создана максимально быстро, так что предпочтительно использование электронных переключателей, а не реле. Данную перемычку можно реализовать с помощью тиристорных модулей Vishay Semicondutors. Переключение произойдет столь быстро, что нагрузка, можно сказать, «ничего не почувствует», а это важно если, например, к ИБП подключен сервер с критически важными данными.

Электросварочные аппараты сейчас обычно делают с инверторными преобразователями — такие аппараты компактнее и меньше весят, чем аппараты с обычными трансформаторами. На выходе получается постоянный ток с напряжением в пределах 12-50 В, что является оптимальным вариантом с точки зрения обеспечения стабильности электрической дуги.

В недалеком прошлом инверторные сварочные аппараты работали на частоте преобразования в пределах 2 – 40 кГц. Повышение частоты преобразования позволит сделать аппарат еще более компактным. Использование силовых модулей VishaySemiconductors делает реальностью частоты преобразования выше 50 кГц. В том случае, если сварочный аппарата питается от однофазной сети переменного тока 220 В, для построения преобразователя используются модули с максимальным напряжением 600 В. При питании от трехфазной сети 380 В используются модули, выдерживающие до 1200 В.

Сварочный аппарат можно очень легко собрать из модулей SOT-227. Но в Vishay Semiconductors пошли еще дальше. Анонсированный в этом году модуль VS-ETM060Y60U, содержит в себе все основные элементы типичного сварочного аппарата с питанием от однофазной сети. Модуль будет иметь корпус EMIPAK2B, который является на рынке стандартом де-факто, его поддержали такие ведущие игроки как Fairchild, Fujitsu и Infineon. Изделие имеет контакты, которые вставляются в гнезда. Благодаря этому облегчается ремонт сварочного аппарата — в большинстве случаев достаточно просто заменить модуль. Это важно для строительных компаний и ряда производств, где простой оборудования несет за собой значительные убытки. В качестве дополнительных преимуществ производитель модуля отмечает «экологичность» его крепления, так как не используется свинец, ведь нет пайки. При этом особая форма контактов обеспечивает надежное электрическое соединение.

Компания «КОМПЭЛ»

Контакты:

Ф.И.О. Гирина Александра  нет отзывов
Должность: Менеджер по рекламе
Компания: ООО "КОМПЭЛ"
Страна:  Россия
Телефон: +7 (495) 995-09-01
Сообщите, что нашли информацию на сайте «Элек.ру»
Факс: +7 (495) 995-09-02
Web: http://www.compel.ru/
Зарегистрирована: 1 декабря 2011 г.
Последний раз была на сайте 34 дня назад
  Отправить сообщение

Рекомендуем почитать

Модули SEMITOP от SEMIKRON для инверторов малой мощности
10 ноября 2014 г. в 16:40
Компания SEMIKRON известна в первую очередь благодаря своим разработкам в области силовой электроники. Однако фирма производит линейку модулей для маломощных применений. Отличные тепловые характеристики, высокая надежность и простота монтажа — основные преимущества семейства SEMITOP, представленного на рынке в конце 90-х.
Преобразователи частоты TMdrive на напряжение 6\u002D10 кВ
14 января 2008 г. в 00:00
В промышленно развитых странах техника частотно-регулируемых приводов используется уже более 30 лет. В течение всего этого времени закладывались научные и методические основы, разрабатывались технические и программные средства управления электроприводом, совершенствовались технологические процессы и оборудование, менялась элементная база силовых электронных элементов. Если в начале своего пути преобразователи частоты строились на основе тиристорных устройств, то теперь повсеместно используются транзисторные силовые ключи (т.н. IGBT технология, впервые разработанная компанией «TOSHIBA» в начале 80-х).
Сравнительный анализ вариантов технического решения плавного пуска мощных асинхронных электродвигателей
6 октября 2008 г. в 15:26
В настоящей статье предлагается вариант технического решения плавного пуска мощных асинхронных двигателей разработки Научно-производственного предприятия «Сатурн», который принципиально отличается от всех, используемых в России. Оцениваются и анализируются его технические характеристики, в сравнении с частотными преобразователями и устройствами плавного пуска на основе фазового метода, выполненными на контроллерах импортного производства.
Качество электрической энергии на предприятии — бороться или смириться?
17 февраля 2014 г. в 12:15
Мировой рост цен на энергоносители, увеличение потребления электричества, постоянно повышающиеся требования к надёжности систем электроснабжения — всё это ведёт к тому, что у предприятий появляются новые задачи.
Разработки предприятия «Автоматизированные системы и комплексы» в области регулируемого электропривода переменного тока
14 апреля 2010 г. в 10:51
Предприятие «Автоматизированные системы и комплексы» (АСК) в течение 20 лет занимается комплексной автоматизацией технологических процессов, включающей модернизацию силового электрооборудования и систем управления. Наряду с выполнением проектных работ, изготовлением объектно-ориентированных изделий и пусконаладочными работами, предприятие ведет собственные разработки как систем управления и устройств, отвечающих требованиям современного производства, так и перспективных направлений. Среди них большое внимание уделяется разработкам в области автоматизированного электропривода переменного тока с применением устройств силовой электроники и микропроцессорных средств управления.

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.