В статье рассказывается об основах использования перспективных силовых модулей, повышающих возможности частотников. Они удешевляют большинство решений в сфере электроприводов с применением мощных асинхронных двигательных агрегатов высокой мощности..

Insulated Gate Bipolar Transistor

Это новейший прибор, который появился приблизительно в конце двадцатого века и стал революционной технологией в силовой электронике.

Полупроводниковые переключатели

Любой ключ электротехнике должен обеспечивать короткое замыкание. К идеальному ключу относится тот, который обладает:

В процессе поиска универсального ключа физики твердого тела и специалисты пришли к MOSFET: “Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor”.

IGBT-транзисторы

Объединив все плюсы транзисторов биполярного и полевого типа, с изолированным затвором, можно получить для низкочастотной техники очень достойный элемент переключения – IGBT.

Сфера использования IGBT транзисторов по электрическим параметрам простирается от 300 В и более, по частоте – до 10 кГц. Это отлично подойдет для частот промышленного типа. IGBT используются в электрических приводных механизмах, начиная от малых электрических инструментов до электропоездов.

Модули IGBT

Так как IGBT, нечасто применяются в одиночку, то проектировщики принялись к разработке модульных вариантов их компоновок. Модуль по конструктивным особенностям попроще и компактнее используется в изделиях. Частотник небольшой мощности с новейшими функциями управления имеет более низкую цену, по сравнению с мощным.

Модуль IGBT для частотного преобразователя

Схему управления с модулем IGBT связывают с драйвером, вследствие отсутствия штатных драйверов. Это особые интегральные схемы, дающие возможность с большой продуктивностью осуществлять управление затворами IGBT и использовать их по максимуму. Главной функцией драйверов является снижение до максимума времен переключения IGBT, и, за счет этого, приближение их к универсальному ключу из книг по электротехнике. После этого, они должны быть согласованы со схемой управления электрически. Еще должна быть обеспечена гальваническая развязка, если есть необходимость.

Причины повышения температуры модулей и необходимость их охлаждения

Вследствие неидеальности ключей их сопротивление в открытом режиме не равняется нулю. Следовательно, при таком сопротивлении происходит рассеивание джоулевого тепла.

Помимо открытого режима, имеются еще и промежуточные процессы, которые связаны с включением и отключением. В этом режиме величина сопротивления коллектор-эмиттера снижается от пары гОм, до единиц либо десятков мОм. При идентичности значения сопротивления ключа, величине сопротивления цепи, величина мощности рассеивания может достичь наибольшего значения. После этого значение мощности снижается до величины открытого режима. Получается импульс мощности. Если мы проведем интеграцию его временному интервалу, на протяжении которого осуществляется включение, то можем найти тепловую энергию данного импульса.

В момент включения процесс почти повторяется, но в другую сторону. Величина потерь в цепи управления является незначительной и ей можно пренебрегать.

Использование модулей на практике

Наиболее важным является отсутствие нагруженности модулей по величине тока. Если с напряжением все понятно, то чтобы рекуперировать тормозную мощность и погасить скачок напряжения на звене постоянного тока, меры принимаются в частотнике и можно пользоваться тормозными резисторами.