IGBT模塊作為電力電子系統(tǒng)的重要器件,其控制方式直接影響系統(tǒng)性能(如效率、響應(yīng)速度、可靠性)。
IGBT模塊控制的主要原理IGBT模塊通過柵極電壓(Vgs)控制導(dǎo)通與關(guān)斷,其原理如下:導(dǎo)通控制:當(dāng)柵極施加正電壓(通常+15V~+20V)時,IGBT內(nèi)部形成導(dǎo)電溝道,電流從集電極(C)流向發(fā)射極(E)。關(guān)斷控制:柵極電壓降至負(fù)壓(通常-5V~-15V)或零壓時,溝道關(guān)閉,IGBT進(jìn)入阻斷狀態(tài)。動態(tài)特性:通過調(diào)節(jié)柵極電壓的幅值、頻率、占空比,可控制IGBT的開關(guān)速度、導(dǎo)通損耗與關(guān)斷損耗。 模塊的均流技術(shù)成熟,確保多芯片并聯(lián)時電流分布均勻穩(wěn)定。寧波標(biāo)準(zhǔn)一單元igbt模塊
高壓直流輸電(HVDC):在高壓直流輸電系統(tǒng)中,IGBT 模塊組成的換流器實(shí)現(xiàn)交流電與直流電之間的轉(zhuǎn)換。將送端交流系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換為高壓直流電進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸,在受端再將直流電轉(zhuǎn)換為交流電接入當(dāng)?shù)亟涣麟娋W(wǎng)。與傳統(tǒng)的交流輸電相比,高壓直流輸電具有輸電損耗小、輸送容量大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),IGBT 模塊的高性能保證了換流過程的高效和可靠。
柔性的交流輸電系統(tǒng)(FACTS):包括靜止無功補(bǔ)償器(SVC)、靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)等設(shè)備,IGBT 模塊在其中起到快速調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)無功功率的作用,能夠動態(tài)補(bǔ)償電網(wǎng)中的無功功率,穩(wěn)定電網(wǎng)電壓,提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸電能力。 浦東新區(qū)igbt模塊PIM功率集成模塊IGBT模塊憑借高耐壓特性,成為高壓電力轉(zhuǎn)換裝置的理想之選。
覆銅陶瓷基板(DBC基板):主要由中間的陶瓷絕緣層以及上下兩面的覆銅層組成,類似于2層PCB電路板,但中間的絕緣材料是陶瓷而非PCB常用的FR4。它起到絕緣、導(dǎo)熱和機(jī)械支撐的作用,既能保證IGBT芯片與散熱基板之間的電絕緣,又能將IGBT芯片工作時產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)出去,同時為電路線路提供支撐和繪制的基礎(chǔ),覆銅層上可刻蝕出各種圖形用于繪制電路線路。鍵合線:用于實(shí)現(xiàn)IGBT模塊內(nèi)部的電氣互聯(lián),連接IGBT芯片、二極管芯片、焊點(diǎn)以及其他部件,常見的有鋁線和銅線兩種。鋁線鍵合工藝成熟、成本低,但電學(xué)和熱力學(xué)性能較差,膨脹系數(shù)失配大,會影響IGBT的使用壽命;銅線鍵合工藝具有優(yōu)良的電學(xué)和熱力學(xué)性能,可靠性高,適用于高功率密度和高效散熱的模塊。
結(jié)合MOSFET和BJT優(yōu)點(diǎn):IGBT是一種復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR(雙極功率晶體管)的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動電流較大;MOSFET驅(qū)動功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn),驅(qū)動功率小而飽和壓降低。
電壓型控制:輸入阻抗大,驅(qū)動功率小,控制電路簡單,開關(guān)損耗小,通斷速度快,工作頻率高,元件容量大。
驅(qū)動電路與功率芯片協(xié)同優(yōu)化,降低開關(guān)噪聲水平。
IGBT模塊(絕緣柵雙極型晶體管模塊)憑借其獨(dú)特的性能,成為現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)的重要器件。
高效能量轉(zhuǎn)換:降低損耗,提升效率
低導(dǎo)通損耗原理:IGBT模塊在導(dǎo)通狀態(tài)下,內(nèi)部電阻極低(毫歐級),電流通過時發(fā)熱少。
價(jià)值:在光伏逆變器、電動車電機(jī)控制器中,效率可達(dá)98%以上,減少能源浪費(fèi)。
低開關(guān)損耗原理:通過優(yōu)化柵極驅(qū)動設(shè)計(jì),IGBT模塊的開關(guān)速度極快(納秒級),減少開關(guān)瞬間的能量損耗。
價(jià)值:在高頻應(yīng)用(如電磁爐、感應(yīng)加熱)中,效率提升明顯,設(shè)備發(fā)熱更低。 封裝材料具備高導(dǎo)熱性,有效分散芯片工作產(chǎn)生的熱量。青浦區(qū)Standard 2-packigbt模塊
在焊接設(shè)備中,它提供穩(wěn)定電流輸出,保障焊接質(zhì)量穩(wěn)定。寧波標(biāo)準(zhǔn)一單元igbt模塊
新能源發(fā)電:
風(fēng)力發(fā)電:
變頻交流電轉(zhuǎn)換:風(fēng)力發(fā)電機(jī)捕獲風(fēng)能之后,產(chǎn)生的電能頻率和電壓不穩(wěn)定,IGBT模塊用于變流器中,將不穩(wěn)定的電能轉(zhuǎn)換為符合電網(wǎng)要求的交流電,實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的穩(wěn)定并網(wǎng)。
最大功率追蹤:通過精確控制,可實(shí)現(xiàn)最大功率追蹤,提高風(fēng)能的利用率,同時保障電力平穩(wěn)并入電網(wǎng),減少對電網(wǎng)的沖擊。
適應(yīng)不同機(jī)組類型:可用于直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,直接連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)電機(jī)的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT),提升發(fā)電效率。 寧波標(biāo)準(zhǔn)一單元igbt模塊