วิธีลดความซับซ้อนของการออกแบบมอเตอร์ไดรฟ์และอินเวอร์เตอร์โดยใช้โมดูล IGBT

การใช้มอเตอร์และอินเวอร์เตอร์ยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องในการใช้งานต่าง ๆ เช่น ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม, หุ่นยนต์, ยานยนต์, ไฟฟ้า, พลังงานแสงอาทิตย์, เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่ในครัวเรือน และเครื่องมือไฟฟ้า นอกเหนือจากการเติบโตนี้แล้วความจำเป็นในการปรับปรุงประสิทธิภาพ ลดต้นทุน ลดขนาดพื้นที่และลดความซับซ้อนของการออกแบบโดยรวม ในขณะที่การออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังมอเตอร์และอินเวอร์เตอร์แบบกำหนดเองโดยใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้วแบบหุ้มฉนวน (IGBT) แบบแยกส่วนเพื่อให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะ แต่อาจมีค่าใช้จ่ายในระยะยาวและทำให้กำหนดการออกแบบล่าช้า

นักออกแบบสามารถใช้โมดูล IGBT นอกชั้นวางซึ่งรวมอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายตัวไว้ในแพ็คเกจเดียว โมดูลดังกล่าวสนับสนุนความต้องการของนักออกแบบในการพัฒนาระบบขนาดกะทัดรัดโดยมีการเชื่อมต่อระหว่างกันขั้นต่ำจึงทำให้การประกอบง่ายขึ้นลดเวลาในการออกสู่ตลาดและค่าใช้จ่ายและปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม เมื่อรวมกับไดรเวอร์ IGBT ที่เหมาะสมโมดูล IGBT ช่วยให้สามารถพัฒนามอเตอร์ไดรฟ์และอินเวอร์เตอร์ที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่า

บทความนี้อธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับมอเตอร์ไฟฟ้าและอินเวอร์เตอร์และวงจรไดรฟ์ที่เกี่ยวข้องและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ จากนั้นจะตรวจสอบประโยชน์ของการใช้โมดูล IGBT และมาตรฐานการบรรจุโมดูลต่างๆก่อนที่จะแนะนำตัวเลือกการออกแบบไดรฟ์มอเตอร์และอินเวอร์เตอร์ตามโมดูล IGBT และ IC ไดรเวอร์จากผู้ขาย เช่นNXP Semiconductors, Infineon Technologies, Texas Instruments, STMicroelectronicsและ ON Semiconductorรวมไปถึงวิธีการนำไปใช้รวมถึงการใช้บอร์ดประเมินผล

ประเภทมอเตอร์และมาตรฐานประสิทธิภาพ

IEC/EN 60034-30 แบ่งประสิทธิภาพของมอเตอร์ออกเป็น 5 คลาส IE1 ถึง IE5 National Electrical Manufacturers Association (NEMA) มีระดับการจัดอันดับที่สอดคล้องกันตั้งแต่ "ประสิทธิภาพมาตรฐาน" ไปจนถึง "ประสิทธิภาพระดับพรีเมียม" (รูปที่ 1) การใช้ไดรฟ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานประสิทธิภาพที่สูงขึ้น มอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับที่มีไดรฟ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถตอบสนองความต้องการของ IE3 และ IE4 ได้ จำเป็นต้องใช้มอเตอร์แม่เหล็กถาวรและไดรฟ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีราคาสูงกว่าเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพระดับ IE5

รูปที่ 1: คลาสประสิทธิภาพของมอเตอร์ตามมาตรฐาน IEC/EN 60034-30 (IE1 ถึง IE5) และการจัดอันดับ NEMA ที่สอดคล้องกัน (ประสิทธิภาพมาตรฐานจนถึงประสิทธิภาพระดับพรีเมียม) มอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับที่มี FOC และไดรฟ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถตอบสนองความต้องการของ IE3 และ IE4 ได้ จำเป็นต้องใช้มอเตอร์แม่เหล็กถาวรและไดรฟ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีราคาสูงกว่าเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพระดับ IE5 (แหล่งรูปภาพ: ECN)

การพัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์ต้นทุนต่ำ (MCU) ทำให้นักออกแบบสามารถใช้การควบคุมเวกเตอร์หรือที่เรียกว่าการควบคุมเชิงสนาม (FOC) ซึ่งเป็นวิธีการควบคุมไดรฟ์ความถี่ตัวแปร (VFD) ซึ่งกระแสสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส ถูกระบุว่าเป็นองค์ประกอบมุมฉากสองส่วนที่สามารถมองเห็นได้ด้วยเวกเตอร์ ตัวควบคุม Proportional-integral (PI) สามารถใช้เพื่อให้ส่วนประกอบปัจจุบันที่วัดได้ตามค่าที่ต้องการ การมอดูเลตความกว้างพัลส์ของ VFD กำหนดการสลับทรานซิสเตอร์ตามการอ้างอิงแรงดันสเตเตอร์ที่เป็นเอาต์พุตของตัวควบคุมกระแส PI

เดิมพัฒนาขึ้นสำหรับระบบประสิทธิภาพสูง FOC มีความน่าสนใจมากขึ้นสำหรับการใช้งานที่มีต้นทุนต่ำเช่นกันเนื่องจากขนาดมอเตอร์ของ FOC ต้นทุนที่ต่ำลงและการใช้พลังงานที่ลดลง เนื่องจากความพร้อมใช้งานของ MCU ประสิทธิภาพสูงราคาประหยัดที่เพิ่มมากขึ้น FOC จึงแทนที่การควบคุมโวลต์สเกลาร์ตัวแปรเดียวที่มีประสิทธิภาพต่ำลง

ปัจจุบันมีมอเตอร์แม่เหล็กถาวรสองประเภทหลักที่ใช้อยู่คือ DC แบบไม่มีแปรง (BLDC) และมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) การออกแบบมอเตอร์ขั้นสูงทั้งสองแบบนี้ต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสำหรับขับเคลื่อนและควบคุม

มอเตอร์ BLDC มีความทนทานมีประสิทธิภาพและคุ้มค่า มอเตอร์ PMSM มีคุณลักษณะของมอเตอร์ BLDC ที่มีเสียงรบกวนต่ำกว่าและมีประสิทธิภาพค่อนข้างสูง มอเตอร์ทั้งสองประเภทมักใช้กับเซ็นเซอร์ Hall แต่ยังสามารถใช้ในแบบไร้เซ็นเซอร์ได้ มอเตอร์ PMSM ใช้ในแอพพลิเคชั่นที่ต้องการประสิทธิภาพสูงสุดในขณะที่มอเตอร์ BLDC ใช้ในการออกแบบที่มีความอ่อนไหวต่อต้นทุนมากกว่า

• มอเตอร์ BLDC
  • ควบคุมได้ง่ายขึ้น (6 ขั้นตอน) และต้องใช้กระแส DC เท่านั้น
  • แรงบิดกระเพื่อมที่การสับเปลี่ยน
  • ต้นทุนต่ำกว่าและประสิทธิภาพต่ำกว่า (เมื่อเทียบกับ PMSM)
• มอเตอร์ PMSM
  • นิยมใช้ในเซอร์โวไดรฟ์ที่มีตัวเข้ารหัสเพลาในตัว
  • การควบคุมที่ซับซ้อนมากขึ้น (ต้องการ PWM ไซน์ 3 เฟส)
  • ไม่มีแรงบิดกระเพื่อมที่การเปลี่ยน
  • ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นแรงบิดที่สูงขึ้น
  • ต้นทุนที่สูงขึ้นและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น (เมื่อเทียบกับ BLDC)

ภาพรวมของอินเวอร์เตอร์

ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์จะระบุว่ากำลังไฟฟ้าเข้า DC ถูกแปลงเป็นไฟ AC ที่เอาต์พุตเท่าใด อินเวอร์เตอร์ไซน์เวฟคุณภาพสูงให้ประสิทธิภาพ 90-95% อินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์ดัดแปลงคุณภาพต่ำนั้นเรียบง่ายกว่าราคาไม่แพงและมีประสิทธิภาพน้อยกว่าโดยทั่วไป 75-85% อินเวอร์เตอร์ความถี่สูงมักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าการออกแบบความถี่ต่ำ ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ยังขึ้นอยู่กับโหลดของอินเวอร์เตอร์ (รูปที่ 2) อินเวอร์เตอร์ทั้งหมดต้องใช้ไดรฟ์และตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

ในกรณีของอินเวอร์เตอร์โซลาร์เซลล์มีการจัดอันดับประสิทธิภาพสามประเภท:

• ประสิทธิภาพสูงสุดบ่งบอกถึงประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ที่กำลังขับที่เหมาะสมที่สุด แสดงจุดสูงสุดสำหรับอินเวอร์เตอร์เฉพาะและสามารถใช้เป็นเกณฑ์ของคุณภาพได้ (รูปที่ 2)
• ประสิทธิภาพของยุโรปคือตัวเลขถ่วงน้ำหนักโดยคำนึงถึงความถี่ที่อินเวอร์เตอร์จะทำงานที่เอาต์พุตกำลังต่างกัน บางครั้งก็มีประโยชน์มากกว่าประสิทธิภาพสูงสุดเนื่องจากแสดงให้เห็นว่าอินเวอร์เตอร์ทำงานอย่างไรในระดับเอาต์พุตที่แตกต่างกันในช่วงวันที่มีแสงอาทิตย์
• ประสิทธิภาพของ California Energy Commission (CEC) ยังเป็นประสิทธิภาพที่มีการชั่งน้ำหนักเช่นเดียวกับประสิทธิภาพของยุโรป แต่ใช้สมมติฐานที่แตกต่างกันเกี่ยวกับปัจจัยการถ่วงน้ำหนัก

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างประสิทธิภาพของยุโรปและ CEC คือสมมติฐานเกี่ยวกับความสำคัญของระดับพลังงานแต่ละระดับสำหรับอินเวอร์เตอร์เฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับข้อมูลของยุโรปกลางในกรณีก่อนหน้านี้และแคลิฟอร์เนียในช่วงหลัง

รูปที่ 2: กราฟของเส้นโค้งประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ทั่วไปแสดงจุดที่มีประสิทธิภาพสูงสุด (แหล่งรูปภาพ: Penn State University)

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับ IGBT

ฟังก์ชั่นพื้นฐานของ IGBT คือการเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าที่เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยมีการสูญเสียน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตามชื่อที่ระบุ IGBT คือทรานซิสเตอร์สองขั้วที่มีโครงสร้างประตูแยก ประตูนั้นโดยพื้นฐานแล้วเป็น MOSFET ดังนั้น IGBT จึงรวมข้อดีของความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าสูงและแรงดันไฟฟ้าบล็อกสูงของทรานซิสเตอร์สองขั้วเข้ากับการควบคุมพลังงานต่ำของ MOSFET แบบเหนี่ยวนำ รูปที่ 3 แสดงให้เห็นว่า MOSFET และทรานซิสเตอร์สองขั้วรวมกันนำไปสู่ IGBT ได้อย่างไร

รูปที่ 3: โครงสร้างแนวคิดของ IGBT แสดง MOSFET ที่ประกอบเป็นประตูฉนวนและโครงสร้างทรานซิสเตอร์สองขั้วที่เป็นส่วนจัดการกำลัง (แหล่งรูปภาพ: Infineon Technologies)

การทำงานพื้นฐานของ IGBT นั้นง่ายมาก: แรงดันไฟฟ้าบวก U_GE จากประตู (G ในรูปที่ 3) ไปยังตัวปล่อย (E) จะเปิด MOSFET จากนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับตัวเก็บรวบรวม (C) สามารถขับกระแสฐานผ่านทรานซิสเตอร์สองขั้วและ MOSFET ทรานซิสเตอร์สองขั้วจะเปิดขึ้นและกระแสโหลดสามารถไหลได้ แรงดันไฟฟ้า U_GE ≤ 0 โวลต์จะปิด MOSFET กระแสไฟฟ้าพื้นฐานถูกขัดจังหวะและทรานซิสเตอร์สองขั้วจะดับลงเช่นกัน

แม้ว่าจะมีแนวคิดที่เรียบง่าย แต่การพัฒนาฮาร์ดแวร์เพื่อควบคุม IGBT ซึ่งเป็นตัวขับเกตอาจเป็นงานที่ซับซ้อนเนื่องจากความแตกต่างของประสิทธิภาพหลายประการในอุปกรณ์และวงจรจริง เวลาส่วนใหญ่ไม่จำเป็น ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์นำเสนอตัวขับเกตที่เหมาะสมพร้อมฟังก์ชันและความสามารถที่หลากหลายเป็นโซลูชั่นแบบบูรณาการ ดังนั้นความสำคัญของการจับคู่โมดูล IGBT กับไดรเวอร์เกตที่เหมาะสม

โมดูล IGBT มีให้ในแพ็คเกจที่หลากหลาย (รูปที่ 4) ขนาดที่ใหญ่ที่สุดได้รับการจัดอันดับสำหรับ 3,300 โวลต์หรือสูงกว่าและได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในการติดตั้งเมกะวัตต์เช่นระบบพลังงานหมุนเวียนเครื่องสำรองไฟและมอเตอร์ไดรฟ์ขนาดใหญ่มาก โดยทั่วไปโมดูลขนาดกลางจะได้รับการจัดอันดับตั้งแต่ 600 ถึง 1,700 โวลต์สำหรับการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงยานยนต์ไฟฟ้ามอเตอร์ขับเคลื่อนอุตสาหกรรมและอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์

รูปที่ 4: โมดูล IGBT มีให้ในแพ็คเกจที่หลากหลาย พิกัดแรงดันไฟฟ้าโดยทั่วไปมีตั้งแต่ 600 โวลต์ถึง 3,300 โวลต์ (แหล่งรูปภาพ: Fuji Electric)

อุปกรณ์ที่เล็กที่สุดเรียกว่าโมดูลพลังงานในตัวและได้รับการจัดอันดับสำหรับ 600 โวลต์และสามารถรวมตัวขับเกตในตัวและส่วนประกอบอื่น ๆ สำหรับมอเตอร์ไดรฟ์ในระบบอุตสาหกรรมขนาดเล็กและสินค้าสีขาวสำหรับผู้บริโภค IGBT ทำงานที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นและความถี่ในการเปลี่ยนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับส่วนประกอบสวิตช์ไฟประเภทอื่น ๆ (รูปที่ 5)

รูปที่ 5: ช่วงกำลังเทียบกับความถี่ในการเปลี่ยนสำหรับอุปกรณ์เปลี่ยนกำลังทั่วไป (ที่มาของภาพ: Infineon Technologies)

บอร์ดประเมินโมดูล IGBT สำหรับอินเวอร์เตอร์แบบฉุด

สำหรับนักออกแบบอินเวอร์เตอร์แรงดึงสูง NXP Semiconductors ขอเสนอFRDMGD3100HBIEVM คณะกรรมการประเมินการจัดการพลังงานประตูคนขับโดยใช้MC33GD3100A3EK IC ขับประตูครึ่งสะพาน บอร์ดประเมินนี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อใช้กับ FS820R08A6P2BBPSA1 โมดูล IGBT จาก Infineon (รูปที่ 6) เป็นโซลูชั่นที่สมบูรณ์และรวมถึง ICs ไดรเวอร์ half-bridge gate ตัวเก็บประจุ DC link และบอร์ดแปลสำหรับการเชื่อมต่อกับพีซีที่ให้สัญญาณควบคุม แอปพลิเคชันเป้าหมาย ได้แก่:

• มอเตอร์ลากไฟฟ้าและตัวแปลง DC/DC แรงดันสูง
• ที่ชาร์จในรถยนต์ไฟฟ้าและที่ชาร์จภายนอก
• แอพพลิเคชั่นควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันสูงอื่น ๆ

รูปที่ 6: บอร์ดประเมินผลการจัดการพลังงานไดรเวอร์เกต FRDMGD3100HBIEVM ของ NXP ที่ติดมากับโมดูล FS820R08A6P2BBPSA1 IGBT จาก Infineon แสดงตำแหน่งของ MC33GD3100A3EK, ICs ไดรเวอร์เกตครึ่งสะพาน, ตัวเก็บประจุลิงก์ DC และบอร์ดแปลสำหรับการเชื่อมต่อกับพีซีที่ให้สัญญาณควบคุม (แหล่งรูปภาพ: NXP เซมิคอนดักเตอร์)

ไดรเวอร์สำหรับโมดูล IGBT 150 mm x 62 mm x 17 mm

สำหรับผู้ออกแบบมอเตอร์ไดรฟ์อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์เครื่องชาร์จ HEV และ EV กังหันลมการขนส่งและระบบจ่ายไฟสำรอง Texas Instruments ได้พัฒนาISO5852SDWEVM-017 (รูปที่ 7) เป็นบอร์ดขับเกตแบบแยกช่องสัญญาณคู่ขนาดกะทัดรัดที่ให้แรงดันไฟฟ้าไบแอส การป้องกัน และการวินิจฉัยที่จำเป็นสำหรับโมดูลมอสเฟตซิลิกอนคาร์ไบด์แบบ half-bridge (SiC) ทั่วไปและซิลิคอน IGBT ที่อยู่ในแพ็คเกจมาตรฐาน 150 mm × 62 mm × 17 mm TI EVM นี้ขึ้นอยู่กับISO5852SDW IC ไดรเวอร์แยกเสริมแรง 5,700 โวลต์ rms ในแพ็คเกจ SOIC-16DW ที่มีหน้าคืบและระยะห่าง 8.0 mm EVM ประกอบด้วย SN6505Bหม้อแปลง DC/DC ไบแอสที่แยกได้

รูปที่ 7: แผงควบคุมประตูแบบแยกช่องสัญญาณ ISO5852SDWEVM-017 ของ Texas Instruments ซึ่งติดตั้งอยู่ด้านบนของโมดูล IGBT ขนาด 150 mm × 62 mm (แหล่งรูปภาพ: Texas Instruments)

แผงวงจรไฟฟ้าอัจฉริยะ eval

STMicroelectronics นำเสนอSTEVAL-IHM028V2 บอร์ดประเมินผลการควบคุมมอเตอร์ 3 เฟส 2,000 วัตต์ (รูปที่ 8) ประกอบด้วยโมดูลพลังงานอัจฉริยะ STGIPS20C60 IGBT บอร์ดประเมินผลเป็นอินเวอร์เตอร์ DC/AC ที่สร้างรูปคลื่นสำหรับการขับเคลื่อนมอเตอร์ 3 เฟสเช่นมอเตอร์เหนี่ยวนำหรือมอเตอร์ PMSM สูงถึง 2,000 วัตต์ใน HVAC (เครื่องปรับอากาศ) สินค้าสีขาวและเครื่องมือไฟฟ้าเฟสเดียวระดับไฮเอนด์ นักออกแบบสามารถใช้ EVB นี้เพื่อใช้การออกแบบ FOC กับมอเตอร์ AC สามเฟส

ส่วนหลักของ EVM นี้เป็นการออกแบบที่เป็นสากลและได้รับการประเมินอย่างครบถ้วนซึ่งประกอบด้วยสะพานอินเวอร์เตอร์ 3 เฟสที่ใช้โมดูลพลังงานอัจฉริยะ 600 โวลต์ IGBT ในแพ็คเกจ SDIP 25L ที่ติดตั้งบนฮีทซิงค์ โมดูลพลังงานอัจฉริยะรวมสวิตช์ IGBT กำลังทั้งหมดเข้ากับไดโอดอิสระล้อร่วมกับตัวขับเกตแรงดันสูง การผสานรวมในระดับนี้ช่วยประหยัดพื้นที่ PCB และค่าใช้จ่ายในการประกอบและช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือ บอร์ดได้รับการออกแบบให้เข้ากันได้กับไฟเมนเฟสเดียวจ่ายไฟ AC ตั้งแต่ 90 ถึง 285 โวลต์และยังเข้ากันได้กับอินพุต 125 ถึง 400 โวลต์ DC

รูปที่ 8: STMicroelectronics บอร์ดประเมินผลิตภัณฑ์ STEVAL-IHM028V2 พร้อม FOC บอร์ดนี้สามารถใช้ในการประเมินการใช้งานที่หลากหลายเช่น HVAC (เครื่องปรับอากาศ) สินค้าสีขาวและเครื่องมือไฟฟ้าเฟสเดียวระดับไฮเอนด์ (แหล่งรูปภาพ: STMicroelectronics)

บอร์ด eval 850 วัตต์รองรับมอเตอร์หลายประเภท

ON Semiconductor นำเสนอSECO-1KW-MCTRL-GEVB บอร์ดประเมินผลที่ช่วยให้นักออกแบบสามารถควบคุมมอเตอร์ประเภทต่างๆ (มอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับ, PMSM, BLDC) โดยใช้อัลกอริธึมการควบคุมต่างๆรวมถึง FOC ที่ใช้งานกับไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งสามารถเชื่อมต่อผ่าน Arduino Due ส่วนหัว (รูปที่ 9) บอร์ดนี้ออกแบบมาเพื่อใช้กับ Arduino DUE (ส่วนหัวที่เข้ากันได้) หรือบอร์ดควบคุมที่คล้ายกันกับ MCU บอร์ดนี้ได้รับการแนะนำเพื่อสนับสนุนนักพัฒนาในขั้นตอนแรกของการออกแบบแอพพลิเคชั่นที่มีโมดูลพลังงานในตัวและการแก้ไขตัวประกอบกำลัง มีไว้สำหรับผู้ออกแบบปั๊มและพัดลมอุตสาหกรรมระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมและเครื่องใช้สำหรับผู้บริโภค

รูปที่ 9: ON เซมิคอนดักเตอร์ SECO−1KW−MCTRL−แผนภาพบล็อกบอร์ด GEVB eval (แหล่งรูปภาพ: ON Semiconductor)

คณะกรรมการการประเมินนี้ขึ้นอยู่กับNFAQ1060L36T (รูปที่ 10) ขั้นตอนการจ่ายไฟอินเวอร์เตอร์แบบบูรณาการประกอบด้วยตัวขับไฟฟ้าแรงสูง IGBT หกตัวและเทอร์มิสเตอร์เหมาะสำหรับการขับมอเตอร์เหนี่ยวนำ PMSM, BLDC และ AC IGBT ได้รับการกำหนดค่าในสะพาน 3 เฟสโดยมีการเชื่อมต่อตัวปล่อยแยกกับขาด้านล่างเพื่อความยืดหยุ่นสูงสุดในการเลือกอัลกอริทึมการควบคุม ขั้นตอนการจ่ายกระแสไฟฟ้ามีฟังก์ชันการป้องกันที่หลากหลายรวมถึงการป้องกันการนำไฟฟ้าข้ามการปิดระบบภายนอกและฟังก์ชันการล็อกไฟตก ตัวเปรียบเทียบภายในและข้อมูลอ้างอิงที่เชื่อมต่อกับวงจรป้องกันกระแสเกินช่วยให้ผู้ออกแบบสามารถกำหนดระดับการป้องกันได้

รูปที่ 10: แผนภาพบล็อกการทำงานของโมดูลรวมพลังงาน NFAQ1060L36T จาก ON Semiconductor (แหล่งรูปภาพ: ON Semiconductor)

NFAQ1060L36T โมดูลรวมพลังงานสรุปคุณสมบัติ:

• โมดูล IGBT 10 แอมแปร์/600 โวลต์สามเฟสพร้อมไดรเวอร์ในตัว
• ขนาดกะทัดรัด 29.6 mm x 18.2 mm
• มีการป้องกันแรงดันไฟฟ้าในตัว
• การป้องกันการนำข้าม
• อินพุต ITRIP เพื่อปิด IGBT ทั้งหมด
• ไดโอดและตัวต้านทาน bootstrap ในตัว
• เทอร์มิสเตอร์สำหรับการวัดอุณหภูมิพื้นผิว
• Shut down pin
• การรับรอง UL1557

สรุป

การออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังมอเตอร์และอินเวอร์เตอร์แบบกำหนดเองโดยใช้ IGBT แบบไม่ต่อเนื่องเพื่อให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะอาจมีค่าใช้จ่ายในระยะยาวและกำหนดการออกแบบล่าช้า นักออกแบบสามารถใช้โมดูล IGBT นอกชั้นวางซึ่งรวมอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายตัวไว้ในแพ็คเกจเดียว โมดูลดังกล่าวสนับสนุนความต้องการของนักออกแบบในการพัฒนาระบบขนาดกะทัดรัดโดยมีการเชื่อมต่อระหว่างกันขั้นต่ำจึงทำให้การประกอบง่ายขึ้นลดเวลาในการออกสู่ตลาดและค่าใช้จ่ายและปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม

ดังที่แสดงไว้นักออกแบบสามารถใช้โมดูล IGBT ร่วมกับไดรเวอร์ IGBT ที่เหมาะสมเพื่อพัฒนามอเตอร์ไดรฟ์และอินเวอร์เตอร์ขนาดกะทัดรัดที่คุ้มค่าและเป็นไปตามมาตรฐานด้านประสิทธิภาพและประสิทธิภาพ

การอ่านที่แนะนำ

1. ใช้การออกแบบการควบคุมมอเตอร์อย่างรวดเร็วโดยใช้ Drive IC พร้อมไมโครคอนโทรลเลอร์ในตัว
2. ใช้ไดร์เวอร์ IGBT กระแสสูงพร้อมระบบป้องกันในตัวเพื่อการควบคุมมอเตอร์อุตสาหกรรมที่เชื่อถือได้