1 引言
很多大功率系统(高达200kw)的设计者，特别是处于迅速发展中的行业的设计者，如风力发电、分布式电源发电，经常扮演的是系统集成者的角色，在一些情况下他们对功率电子电路的详细知识不感兴趣。硅片技术发展的速度使得它必须能够与所有其它的接口元件相匹配，如散热器、驱动电路、电容、缓冲电路以及母排。这些设计者需要可靠的系统组件以满足他们的系统对功率部分的要求，他们也需要最好是通过模块化方式提供多种多样的解决方案。模块化的功率系统还具有成本低、供货周期短等优点。
2 semikubetm的特点
semikron采用模块化技术开发的semikubetm是一个在强制风冷的条件下功率高达900kw的，用于逆变器/转换器的组件。这种模块化的方法减小了系统的设计时间，简化了现场的安装工作。它还降低了用于备件存储所需的空间，因为只需要储备少量的标准化部件就可以满足不同配置的要求。这种新型的产品平台可以提供电流从320a到1550a的大功率系统。在大功率系统的配置中，每个模块都分配有一个系统风扇，这样通过为系统中的每一个功率模块提供一路环境温度的风路从而消除了热量的聚集。这种方法能够达到的功率密度以前只有水冷系统才能实现。
一个semikubetm通常由一个、两个或三个立方体型的功率模块构成，而每个立方体型的功率模块又包含二、三或四个组件。每个组件(见图1)则由直接安装在特殊设计的散热良好的散热器上的二极管、晶闸管或两个半桥igbt模块构成。立方体功率模块集成有自己的电容组，这种等级的模块采用单独风冷以减小体积并提高可靠性。通过使用不同的组件就可以组成不同电流等级的系统。模块的使用功率范围见表1。
图1 semikubetm系列
基于semikron公司的skypertm 32 pro驱动核的，优化的驱动电路被集成到了每一个立方体功率模块中(见图2)。该驱动电路保留了skypertm 32 pro所有的功能，如软关断，vce监测，外部故障输入等。每个模块的驱动电路单独工作，但其用户接口是通用的，通向semikubetm单元的外部。每个驱动电路受用户控制器的控制并提供所有的必须的保护和监测功能包括电气隔离、超低压安全用户接口、温度监测、短路保护、电流和直流电压标定以及电流均流。此外，为了维护方便，功率模块单元上还有一组led灯来对驱动电路监测到的最后一次故障进行记录。这对于诊断逆变器停机的原因是非常有帮助的。
图2 集成在每个立方体模块中的skypertm 32 pro驱动核
每个组件都集成了高速霍尔电流传感器。模块之间的均流监测就是通过对多个电流传感器的信号进行检测并比较而是实现的。任何过流或不均流情况都将导致驱动电路中断门极驱动信号，从而为系统提供强大的保护功能。而这种设计也为系统针对过流提供以下三重保护(见图3):
图3 semikube 1，2，3的内视图
通过检测vcesat电压而实现的快速的短路保护;
通过检测电流而实现的较慢速的短路保护;
通过电流均流监测而实现的内部短路保护。
这样高水平的保护可以确保系统安全可靠的工作。
组件是模块间通过母排的连接而构成的系统。在不同的直流端子之间拧几个螺钉就可以实现各个组件之间可靠的低感连接。semikubetm的功率连接系统(受专利保护)容易拆卸，并通过将直流母排进行合理的连接，可以减小杂散电感从而减小电流的振荡。这便提高了电容的寿命。此外，通过弹簧连接可以减小热膨胀的影响，确保连接的长期可靠性。这种配置便可进行快速、灵活的安装，而且可以从任意一边对子组件单元进行连接，因此在标准的功率范围内可以满足任意机械和电气连接的要求(见图4)。
图4 semikubetm的水平排列情况
大功率semikubetm系统有时需多达8个半桥igbt模块进行并联，只有在不降低性能的条件下的并联设计才是有效的，因此我们开发了特殊的直流和交流母排。交流母排使用电气对称的镀锡的铜板。每个模块的交流端子到负载之间的连接具有相同的阻抗和杂散电感。经过特殊设计的直流母排也具有很低的杂散电感，并且在不同的semikubetm之间可以进行互相连接。
额定电流在320a到390a的应用只需要一个含了整流和逆变部分的立方体功率模块。如果需要增大功率等级，可以用不同的方式来连接两个立方体功率模块:一是只使用一个系统风扇，这样可以节省空间，二是使用两个系统风扇，这样使得达到更大的输出电流。这两种方案的输出电流从520a到770a。同样地，三个方块功率模块可以采取类似的方式，使用一个或三个系统风扇，提供从830a到1550a的额定输出电流。也可以采用下面这种方案:三个逆变功率模块，外加第四个包含整流器和电容器组的模块，这种配置使用两个系统风扇，从系统体积和输出功率来说都可以达到世界最先进的水平。事实上这种系统平台允许任何数量的立方体功率模块进行组合，因此，它具有很好的多功能性、可量测性以及可配置性。
本文关键字：逆变器 产品选型，变频技术 - 产品选型
