Elektr energetikasi sohasida yangi mahsulotlar va texnologiyalarni rivojlantirish uchun harakatlantiruvchi kuch bozorning&# 39 yuqori quvvat zichligi, tizimning katta integratsiyasi, mustahkamligi va yuqori ishonchliligi uchun ortib borayotgan talabidan kelib chiqadi. Shu bilan birga, bozor arzon narxlardagi mahsulotlarga, standartlashtirilgan interfeyslarga, moslashuvchan ko'lamlilik va modullikka talab qiladi. So'nggi bir necha yil ichida elektrotexnika sohasidagi e'tibor asosan aniq maqsadli bozorlarda joylashtirilgan yangi yuqori quvvatli integral mikrosxemalarni tadqiq etish, rivojlantirish va takomillashtirishga qaratildi. Bu nafaqat standart IGBT modullarini ishlab chiqarishga, balki xaridorlarning aniq ehtiyojlarini qondirish uchun optimallashtirilgan ba'zi maxsus turdagi modullarni ham ishlab chiqarishga olib keldi. Kam zararli seriyali modullar holatdagi kuchlanish pasayishini kamaytirish uchun optimallashtirilgan. Shu bilan birga, juda yuqori kommutatsiya yo'qolishi sababli, ushbu turdagi modulni past chastotali chastotali dasturlarda ishlatish juda muhimdir. Shunga mos ravishda, sanoat yuqori kommutatsiya chastotalari sohasida ishlatiladigan ultra tezkor modullarni ishlab chiqdi. Kichik quyruq oqimi tufayli ushbu IGBT modullari rezonansli kommutatorlar uchun juda mos keladi. Bunga qo'shimcha ravishda, yangi avlod quvvatli modullar modul hajmini o'zgartirmasdan yuqori quvvat zichligi va samaradorlikka ega. Yangi IGBT xandaqlari va yumshoq puxta IGBTlar ushbu yo'nalishdagi kelajakdagi tadqiqotlar va ishlanmalarning asosiy yo'nalishi bo'lib, shu bilan mavjud modul imkoniyatlarini yanada oshiradi. IGBT xandaklarining so'nggi avlodidan va eksenel tashuvchining umr bo'yi boshqariladigan erkin harakatlanish diodlaridan tashkil topgan modulning joriy zichligi 200A / sm2 ga etadi (1-rasm). Bunday yuqori oqim zichligi mavjud paket hajmini yanada samaraliroq qiladi, ya'ni mavjud oqim darajasi talab qiladigan chip maydoni asta-sekin kamayadi. Masalan, 1999 yilda SEMIKRON&# 39 ning eng katta 1200V yarim ko'prikli modul nominal oqimi 400A bo'lgan, ammo bugungi kunda xuddi shu paket 600A oqimni ta'minlashi mumkin. Quvvat zichligining doimiy yaxshilanishi tufayli ishlab chiqaruvchilar va quvvat moduli foydalanuvchilari ko'pincha yangi muammolarga duch kelishadi.
1-rasm. Hozirgi zichlikning rivojlanishi
Bir muncha vaqt davomida quvvat konvertorlari hajmi endi yarimo'tkazgich modullarining hajmiga bog'liq emas, balki passiv komponentlar, masalan, kondansatörler, induktorlar va filtrlar bilan bog'liq. Ushbu hodisa, ayniqsa, kam quvvatli drayvlar uchun to'g'ri keladi, buni ECPE (Evropaning elektr elektronikasi markazi) tadqiqot hisobotidan ko'rish mumkin. 2,2 kVt dan past bo'lgan zamonaviy drayvlar uchun quvvat yarimo'tkazgichli modul to'plami faqat butun qurilma hajmining 6 foizini tashkil qiladi, bu taxminan kabel terminali egallagan hajmga tengdir. DC kondansatör banki hajmning taxminan 12% ni tashkil etadi, bu quvvat qurilmalarining ikkitasi. Eng katta joyni egallaydigan komponent - bu boshqaruv platasi (tovushning taxminan 23%), chunki u nafaqat qo'zg'alish va boshqarish davrlarini, balki quvvat manbai va EMI filtrlarini ham o'z ichiga oladi (2-rasm). Bunday tendentsiya yuqori quvvatli konversion tizimlarga ham tegishli. Quvvatli elektron qurilmalar tobora kichrayib bormoqda, lekin passiv komponentlar, kabellar va asosiy elektron terminallarning hajmi asosan o'zgarmaydi.
2-rasm Zamonaviy 2,2 kVt quvvatga ega diskdagi har xil komponentlarni / hajmlarni taqqoslash
Hozirgi vaqtda quvvat moslamalarining kattaligi endi yarimo'tkazgich chiplari egallagan maydonga emas, balki asosiy elektron terminallarga bog'liq. Shu sababli, odamlar xarajatlarni kamaytirish va chip hajmini qisqartirish bilan bir xil darajaga erishish uchun elektr elektron modullar hajmini kamaytirishni kutishlari haqiqat emas. Bundan tashqari, tebranish mavjud bo'lganda, katta simi tasavvurlari va doimiy oqim shinalari modulga nisbatan katta stressni keltirib chiqaradi va bu omillar hatto birlashtiruvchi komponentlarning ishonchliligiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shu sababli, kuchlanish konvertorlarini loyihalashda stressni engillashtiruvchi komponentlar va doimiy oqim zanjirlari uchun qo'shimcha mexanik mustahkamlovchi qismlar ham muhim rol o'ynaydi. Yarimo'tkazgichli modullarda tobora ortib borayotgan quvvat zichligi foydalanuvchilar uchun issiqlik tarqalishida tobora ko'proq muammolarni keltirib chiqarmoqda. Quvvat bir xil bo'lganda, modul hajmi tobora kichrayib boradi va birlik hajmi quvvat modulining quvvat yo'qotish qiymati asta-sekin o'sib boradi, bu radiatorga yuqori talablarni qo'yadi. Majburiy havo sovutish tizimida, ishonchliligi sababli, odatda modulning maksimal quvvatidan foydalanish ehtimoldan yiroq, chunki biz foydalanuvchilarga radiatorning haroratini oshirishni tavsiya etmaymiz. Shuning uchun, radiatordan eng yaxshi foydalanish uchun, issiq joylarni oldini olish uchun issiqlik manbasini tarqatish kerak. SEMiX® modulini ishga tushirish bilan SEMIKRON quvvat komponentlarida o'rnatilgan olti quvurli paketli modul o'rniga bitta yarim ko'prikli moduldan foydalanadigan yangi ko'rsatkichni taklif qildi. Majburiy havo sovutish ishlatilganda, modullarni vaqti-vaqti bilan o'rnatish mumkin. Tegishli issiqlik o'tkazuvchanligi ta'siri tufayli modul substratining harorati ancha past bo'ladi, bu esa chiqish quvvatini oshirishi mumkin. 3-rasmda issiqlik uzatishning ijobiy ta'siri ko'rsatilgan. Ushbu misolda, agar modullar issiqlik qabul qiluvchiga vaqti-vaqti bilan o'rnatilsa, sovutgichning maksimal harorati 96 ° C dan 91 ° C gacha kamayadi. Albatta, yarim ko'prikli modulni birlashtirilgan oltita quvurli paketli modul bilan ham almashtirish mumkin. Bunday holda, agar suvni sovutish ishlatilsa, quvvat zichligi yuqori bo'lgan ixcham echimga erishish mumkin.
Bir muncha vaqt davomida ba'zi odamlar o'zlarining tadqiqotlarini oqim zichligi oshib boruvchi yangi chiplardan foydalanishga moslashish uchun yangi o'rnatish va ulanish texnologiyalarini ishlab chiqishga yo'naltirishgan. Hozircha ishonchlilik va moslashuvchanlikning cheklanganligi sababli biron bir texnologiya to'liq muvaffaqiyatli bo'lmagan. Bundan tashqari, yangi ulanish texnologiyalarining rivojlanishi, shuningdek, ko'proq integratsiya (qo'zg'aysan zanjirlari va passiv komponentlar) va modul chiplari uchun ikki tomonlama issiqlik tarqalish texnologiyasi bilan bog'liq. Ko'p qavatli elektron platalar, metalllashtirilgan qurilmalar, lehim paketlari va hatto kavisli elektron platalardan (2) foydalanish tufayli ulanish texnologiyasida katta yutuqlarga erishildi. Tijorat quvvatli elektron modullarda ushbu yuqori darajada integratsiyalashgan texnologiyalardan foydalanish faqat vaqt masalasidir. Mahsulot platformasini ishlab chiqish Yuqorida aytib o'tilgan texnik muammolardan tashqari, elektr elektronika sohasidagi mahsulot platformalari ham tobora muhim rol o'ynaydi. Bu erda mahsulot platformasini ishlab chiqish deb ataladigan narsa turli xil mahsulot seriyalarini ishlab chiqish yoki loyihalashtirish uchun platformalar bo'lgan asosiy modullarni ishlab chiqishni nazarda tutadi. Masalan, bitta ishlab chiqaruvchining turli xil avtomobil modellarida bir xil avtomobil dvigateli va shassi qismlarini ko'rganimizda, avtomobilsozlik ushbu" mahsulot platformasi" kontseptsiya. Konverterlarni ishlab chiqish va ishlab chiqarish jarayonida bizning mijozlarimiz ham xuddi shu strategiyani amalga oshirmoqdalar, ammo muammo shundaki, ularning rivojlanish faoliyati yarimo'tkazgich ishlab chiqaruvchilari tomonidan etarli darajada qo'llab-quvvatlanmadi. Hozirda bozorda sotilayotgan yarimo'tkazgichli modullarda turli xil modellar va ulanish texnologiyalarida juda ko'p nomuvofiqliklar mavjud. Natijada, xaridorlarga standart komponentlar va modullar asosida doimiy ishlash ko'rsatkichlari bilan turli xil konvertor seriyalarini ishlab chiqarish qiyin. SEMiX® mahsulot platformasi ishga tushirilishi munosabati bilan SEMIKRON 15-150 kVt diapazonidagi modullar uchun echim taklif qiladi. 4-rasmda SEMiX® mahsulot platformasi tushunchasi tasvirlangan. Asosiy modulga asoslanib, ma'lum foydalanuvchilarning ehtiyojlarini o'z vaqtida qondirish uchun turli xil quvvat diapazonlari, topologiyalar, integratsiya darajalari va turli xil qadoqlash shakllari uchun turli xil modul versiyalari ishlab chiqarilishi mumkin.
Har xil oqim darajalari va topologik tuzilmalar uchun asosiy modulning o'zi to'rt xil modulli qadoqlash turiga ega. Shu bilan birga, ushbu to'rtta paket bir xil ichki komponentli platformaga asoslangan, ya'ni doimiy oqim aloqasi va haydovchi davri o'rtasidagi interfeys butun quvvat oralig'ida mos keladi. SEMiX-ning ishga tushirilishi bizni ushbu ishlab chiqarishgacha bo'lgan standart mahsulot modulini zaxiralashga imkon beradi, shu bilan moslashtirilgan mahsulotlar tezda ishlab chiqarilishi va etkazib berilishi mumkin. Konverter dizaynerlari uchun bu shuni anglatadiki, modul tarkibiy qismlarining kuchi va funktsiyalarini o'lchash osonroq, shuningdek, bu rivojlanish jarayonining murakkabligi va vaqtini qisqartirishi mumkin. Shu asosda mijozning&# 39 moslashtirilgan topologiyasini kutib olish va mijozning&# 39 mahsulot seriyasining doimiy kengayishini amalga oshirish. Bozorning keyingi talabi - bu quvvat moduli atrof-muhit birliklarining optimallashtirilgan ulanishi. U qisqa va moslashtiriladigan asosiy o'chirish terminallarini va haydovchi integral mikrosxemasining ulanishini o'z ichiga oladi. Birinchi marta SEMiX platformasi haydovchi sxemasini to'g'ridan-to'g'ri quvvat moduliga o'rnatdi, bu ulanish yo'lini juda qisqa qildi. Xulosa Zo'r chip texnologiyasi tufayli zamonaviy elektr o'tkazgichlarning joriy zichligi so'nggi bir necha yilgi yarimo'tkazgichlarga nisbatan taxminan 50% ga oshdi. Ushbu rivojlanish to'g'ridan-to'g'ri elektr yarimo'tkazgichli modullarda tarkibiy qismlarni birlashtirish va ulanish texnologiyasiga, shuningdek, qurilmaning issiqlik tarqalishiga bo'lgan talablarni oshiradi. Majburiy havo sovutish tizimlari uchun xarajatlarni kamaytirishga imkon bermaydigan turli cheklov omillari engib o'tildi. Oldinga yo'naltirilgan o'tkazuvchanlikni yo'qotish va yuqori chastotali chastotalar kabi texnik ko'rsatkichlarni hisobga olgan holda, ko'plab mavjud chip texnologiyalari ma'lum dasturlarga mos keladigan afzalliklarga ega. SEMIX&# 39 ning yangi modul seriyasini ishga tushirish bilan SEMIKRON mijozlarga xos echimlarni amalga oshiradigan modulli mahsulotlarning keng assortimentini taqdim etishi mumkin. SEMIX mahsulot seriyasi kelgusi bir necha yil ichida doimiy ravishda qo'shiladi va kengaytiriladi.