穩(wěn)定可靠和高能效的工業(yè)驅(qū)動(dòng)方案

電動(dòng)機(jī)的大功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，因?yàn)樗鼈兿牡碾娔艹^(guò)一半。這些驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)節(jié)能方面具有核心作用。

自動(dòng)化的步伐不斷加快，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成為未來(lái)行業(yè)的核心。 在更大功率下提高能效和可靠性將繼續(xù)成為工業(yè)驅(qū)動(dòng)方案的重點(diǎn)。

變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)現(xiàn)在幾乎已經(jīng)成為所有應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)配置，帶來(lái)了：全速運(yùn)行時(shí)，效率更高

進(jìn)一步提高了效率，因?yàn)樗鼈兛梢栽谛枰獣r(shí)以較低的速度運(yùn)行

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有不同的分區(qū)方式。智能功率模塊(IPM)在單個(gè)模塊中包含逆變器和內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器。功率集成模塊包括逆變器和制動(dòng)電路，通常不含驅(qū)動(dòng)器。其原因是對(duì)于三相交流(AC)輸入的應(yīng)用，智能功率模塊變得非常大。

讓我們看看沒(méi)有驅(qū)動(dòng)器的模塊：

模塊的引腳需要相互之間有一定的間距，以保持

安全性

長(zhǎng)期可靠性

這些間距必須根據(jù)各種應(yīng)用的因素來(lái)計(jì)算，如驅(qū)動(dòng)器的最大工作高度、系統(tǒng)中的有效電壓、系統(tǒng)用的隔離度、模塊和印刷電路板的污染程度以及CTI等。

通過(guò)對(duì)典型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的詳細(xì)計(jì)算，得出最小模塊尺寸為70 mm左右。如果加上門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制引腳的空間，最小模塊的尺寸會(huì)更大。

對(duì)于小功率工業(yè)三相AC輸入應(yīng)用，IPM模塊和凝膠填充模塊都被廣泛使用：IPM模塊沒(méi)有整流器，而凝膠填充模塊沒(méi)有驅(qū)動(dòng)器。在機(jī)器人焊接設(shè)備更加普及的驅(qū)動(dòng)下，凝膠填充模塊和IPM模塊都采用焊接引腳是新設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。

以下是新的轉(zhuǎn)移成型PIM(TMPIM)模塊的橫截面圖。請(qǐng)留意為了說(shuō)明，此圖比例經(jīng)拉大。

與現(xiàn)有模塊相比，TMPIM有個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。整個(gè)模塊的厚度為8 mm。引腳頂部與散熱器頂部之間的間隙為6 mm，比5.5 mm的間隙要求要大。凝膠填充模塊也能滿足這要求，但它們的厚度要厚很多(12mm對(duì)比TMPIM的8 mm)。而IPM模塊則更薄。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)人員需要對(duì)散熱器進(jìn)行成型，增加了額外的制造成本。

TMPIM所使用的IGBT是穩(wěn)定可靠的Field Stop II 1200 V IGBT，在150 C、900 V母線電壓和15 V門(mén)極驅(qū)動(dòng)下的短路額定值超過(guò)10 us。在發(fā)布之前，這些模塊在電機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)試中進(jìn)行了廣泛的測(cè)試，包括臺(tái)架測(cè)試。NCP57000隔離門(mén)極驅(qū)動(dòng)器是驅(qū)動(dòng)TMPIM的理想選擇。每個(gè)TMPIM使用6個(gè)隔離驅(qū)動(dòng)器。NCP57000門(mén)極驅(qū)動(dòng)器具有去飽和(DESAT)功能，可以檢測(cè)到過(guò)載電流，然后對(duì)IGBT進(jìn)行軟關(guān)斷，防止短路條件下過(guò)快的關(guān)斷產(chǎn)生過(guò)多的電壓尖峰。

TMPIM系列可以實(shí)現(xiàn)1000次以上的熱循環(huán)。沒(méi)有任何散熱器的標(biāo)準(zhǔn)凝膠填充模塊通常只能實(shí)現(xiàn)200個(gè)熱循環(huán)。這些模塊的功率循環(huán)曲線顯示出優(yōu)異的功率循環(huán)能力，取決于結(jié)溫的變化。TMPIM的較高功率模塊采用高性能的氧化鋁基板。從而在讀取功率循環(huán)曲線時(shí)，較低的熱阻導(dǎo)致較低的熱變化，從而導(dǎo)致較高的功率循環(huán)能力。

目前的TMPIM包括1200 V轉(zhuǎn)換器-逆變器-制動(dòng)(CIB)模塊，其額定電流為25 A，35 A，35 A含高性能基板，50 A含高性能基板。該系列中的新設(shè)計(jì)將涵蓋650 V CIB模塊、650 V六組、1200 V六組、1200 V六組和650 V模塊含交錯(cuò)式PFC和六組。