- 碳化硅鄙人一代工业电机驱动器中的效果
国际动力署(IEA)估量,电机功耗占国际总电力的45%以上。因而,找到最大化其运转能效的办法至关重要。能效更高的驱动设备能更小,而且更接近电机,由此削减长电缆带来的应战。从全体本钱和继续可靠性的视点来看,这将具有现实意义。宽禁带(WBG)
运用WBG资料如碳化硅(SiC)可制造出功用逾越硅(Si)的同种类型的产品。虽然有各种重要的时机运用这项技能,但工业电机驱动正取得最大的爱好和重视。
SiC的高电子迁移率使其可以支撑更快的开关速度。这些更快的开关速度意味着相应的开关损耗也将削减。它的介电击穿场强简直比硅高一个数量级。这能完成更薄的漂移层,这将转化为更低的导通电阻值。此外,因为SiC的导热系数是Si的三倍,因而在散热方面要高效得多。因而,更简单减小热应力。
传统的高压电机驱动器会选用三相逆变器,其间Si IGBT集成反并联二极管。三个半桥相位驱动逆变器的相应相线圈,以供给正弦电流波形,随后使电机运转。逆变器中糟蹋的能量将来自两个大多数来自-导通损耗和开关损耗。用根据SiC的开关替代Si基开关,可减小这两种损耗。
SiC肖特基势垒二极管不运用反并联硅二极管,可集成到体系中。硅基二极管有反向恢复电流,会形成开关损耗(以及发生电磁搅扰,或EMI),而SiC二极管的反向恢复电流可忽略不计。这使得开关损耗可以大大削减达30%。因为这些二极管发生的EMI要低得多,所以对滤波的需求也不会那么大(导致物料清单更小)。还应留意,反向恢复电流会添加导通时的集电极电流。因为SiC二极管的反向恢复电流要低得多,在此期间经过IGBT的峰值电流将更小,来进步运转的可靠性水平并延伸体系的运用寿数。
因而,假如要进步驱动功率及延伸体系的作业寿数时,迁移到SiC 肖特基显然是有利的。那么咱们何故采纳更进一步的计划呢?假如用SiC MOSFET替代担任实践开关功用的IGBT,那么能效的进步将更明显。在相同运转条件下,SiC MOSFET的开关损耗要比硅基IGBT低五倍之多,而导通损耗则可削减一半之多。
WBG计划的其他相关的优点包含大幅节省空间。SiC供给的杰出导热性意味着所需的散热器尺度将大幅度削减。运用更小的电机驱动器,工程师可将其直接安装在电机外壳上。这将削减所需的电缆数量。
安森美半导体现在为工程师供给与SiC二极管一起封装的IGBT。此外,咱们还有650 V、900 V和1200 V额定值的SiC MOSFET。选用这样的产品,将有或许革新电机驱动,进步能效参数,并使施行更精简。
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