穩(wěn)定可靠和高能效的工業(yè)驅(qū)動方案
電動機的大功率驅(qū)動系統(tǒng)是工業(yè)自動化和機器人系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，因為它們消耗的電能超過一半。這些驅(qū)動系統(tǒng)在實現(xiàn)節(jié)能方面具有核心作用。
自動化的步伐不斷加快，使電機驅(qū)動系統(tǒng)成為未來行業(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)動方案的重點。
變頻電機驅(qū)動現(xiàn)在幾乎已經(jīng)成為所有應(yīng)用領(lǐng)域的標準配置，帶來了：
• 全速運行時，效率更高
• 進一步提高了效率，因為它們可以在需要時以較低的速度運行
電機驅(qū)動系統(tǒng)有不同的分區(qū)方式。智能功率模塊(IPM)在單個模塊中包含逆變器和內(nèi)部驅(qū)動器。功率集成模塊包括逆變器和制動電路，通常不含驅(qū)動器。其原因是對于三相交流(AC)輸入的應(yīng)用，智能功率模塊變得非常大。
讓我們看看沒有驅(qū)動器的模塊：
模塊的引腳需要相互之間有一定的間距，以保持
• 安全性
• 長期可靠性
這些間距必須根據(jù)各種應(yīng)用的因素來計算，如驅(qū)動器的最大工作高度、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。
通過對典型的電機驅(qū)動應(yīng)用的詳細計算，得出最小模塊尺寸為70 mm左右。如果加上門極驅(qū)動控制引腳的空間，最小模塊的尺寸會更大。
對于小功率工業(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模塊沒有整流器，而凝膠填充模塊沒有驅(qū)動器。在機器人焊接設(shè)備更加普及的驅(qū)動下，凝膠填充模塊和IPM模塊都采用焊接引腳是新設(shè)計的趨勢。
以下是新的轉(zhuǎn)移成型PIM(TMPIM)模塊的橫截面圖。請留意為了說明，此圖比例經(jīng)拉大。
與現(xiàn)有模塊相比，TMPIM有個明顯的優(yōu)勢。整個模塊的厚度為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對比TMPIM的8 mm）。而IPM模塊則更薄。因此，機械設(shè)計人員需要對散熱器進行成型，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門極驅(qū)動下的短路額定值超過10 us。在發(fā)布之前，這些模塊在電機驅(qū)動測試中進行了廣泛的測試，包括臺架測試。NCP57000隔離門極驅(qū)動器是驅(qū)動TMPIM的理想選擇。每個TMPIM使用6個隔離驅(qū)動器。NCP57000門極驅(qū)動器具有去飽和(DESAT)功能，可以檢測到過載電流，然后對IGBT進行軟關(guān)斷，防止短路條件下過快的關(guān)斷產(chǎn)生過多的電壓尖峰。
TMPIM系列可以實現(xiàn)1000次以上的熱循環(huán)。沒有任何散熱器的標準凝膠填充模塊通常只能實現(xiàn)200個熱循環(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，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(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模塊含交錯式PFC和六組。