Hvað gerist á þeirri míkrósekúndu sem IGBT slokknar á

Í hvert skipti semIGBTslokknar, eitthvað ofbeldisfullt gerist á mjög skömmum tíma.

Samanburður á spennubylgjuformi sem sýnir IGBT slökkvitopp með og án CRE-deyfiþéttis

Straumurinn sem flæðir í gegnum tækið rofnar. Orkan sem er geymd í villuspennu rafrásarinnar fer hvergi. Hún losnar sem spennuhækkun. Ef ekkert gleypir þessa hækkun getur hún farið yfir málspennu IGBT-sins og skemmt tækið.

Þetta er nákvæmlega vandamálið sem deyfiþétti er hannaður til að leysa. Og það er þess virði að skilja það almennilega, því munurinn á góðum deyfiþétti og miðlungsþétti birtist sem bilun í tækjum mánuðum eða árum síðar, ekki á fyrsta degi.

Starf Snubber-þétta

A þétti fyrir deyfingusitur þvert yfir rofann og sendir þá losuðu orku á öruggan stað.

Þegar IGBT-ið slokknar, gleypir þéttirinn tímabundna strauminn og takmarkar hversu hratt spennan hækkar (dv/dt) yfir tækið. Þessi eina virkni gerir þrennt í einu: hún bælir spennuhækkun, dregur úr rofatapi og jafnar út skyndilegar straum- og spennubreytingar sem leggja álag á restina af rafrásinni.

Til þess að þetta virki vel skipta tveir rafmagnseiginleikar meira máli en nokkuð annað: lágt jafngildisraðviðnám (ESR) og lágt jafngildisraðspann (ESL). Hátt ESR eða ESL hægir á svörun þéttisins og takmarkar hversu áhrifaríkt það getur lokað fyrir hraðar sveiflur. Þetta er líka ástæðan fyrir því að málmhúðað pólýprópýlenfilma er valið efni fyrir flestar deyfiforrit. Það sameinar lágt ESR/ESL og sjálfgræðandi rafskaut, þannig að þéttirinn heldur áfram að virka áreiðanlega jafnvel eftir endurtekna spennuálag.

Inni íSMJ-PIGBT-deyfiþétti úr plastboxi frá CRE

SMJ-P frá CRE er deyfiþétti í plastkassa sem er sérstaklega smíðaður til að vernda IGBT, með tinhúðuðum koparinnskotum fyrir einfalda uppsetningu beint á IGBT eininguna.

CRE SMJ-P plastbox IGBT deyfiþétti með tinhúðuðum koparleiðslum

Lykil tæknilegir þættir:

Smíðin sjálf er byggð upp á sömu rökfræði og rafmagnsafköstin. Plasthúsið er innsiglað með plastefni sem verndar vafningana gegn raka og vélrænu álagi. Bæði ás- og geislaleiðarastillingar eru í boði, þannig að sama þéttafjölskyldan getur passað í mismunandi einingauppsetningar án þess að þurfa að endurhanna þær í hvert skipti.

Smáatriði sem flestar greinar sleppa: Rúmfræði leiðslu skiptir jafn miklu máli og rafrýmd

Flestirþétti fyrir deyfinguEfnið stoppar við „notaðu pólýprópýlenfilmu, hún græðir sig sjálf.“ Það er satt, en það er aðeins helmingur verkfræðisögunnar, og það er sá helmingur sem í raun ekki ákveður hvort tiltekinn hluti virkar í tiltekinni rás.

Hinn helmingurinn er lykkjuspaun. Rafmagnsgildið eitt og sér tryggir ekki lága spennuhækkun ef sjálfsspaun þéttisins helst mikil, því eftirstandandi spaun í lykkjunni milli skautanna og innri tenginganna er sjálf ábyrg fyrir því að mynda spennuhækkun eða tímabundna spennu. Með öðrum orðum, hluti með mikla rafmagn og langar, mjóar leiðslur getur staðið sig verr en minni hluti með stuttar, breiðar skautanna.

Skýringarmynd sem ber saman lykkjuspans milli langra tengi og beintengdra tengi fyrir deyfiþétti

Þetta er líka ástæðan fyrir því að festingaraðferðin skiptir meira máli en hún lítur út fyrir á gagnablaði. Þéttar með breiðum, flötum tengjum sem hægt er að skrúfa beint á IGBT eininguna ná lægri sjálfsspausi en hlutar sem eru tengdir með löngum leiðslum. Innfelldu leiðslurnar úr tinhúðuðu kopar frá SMJ-P og valið á milli ás- eða radíusstillingar eru einmitt til staðar af þessari ástæðu: til að halda tengileiðinni stuttri og láta hlutfallsrýmdina í raun veita þá dv/dt vörn sem hún er tilgreind fyrir.

Sjálfgræðandi eiginleikinn skiptir samt máli, sérstaklega. Málmuð pólýprópýlenfilma sem verður fyrir staðbundnu rafskautsbilun einangrar þá bilun á örsekúndum í stað þess að bila beint, og þess vegna er filma enn staðlað rafskaut fyrir þessa notkun frekar en keramik- eða rafgreiningarvalkostir. En sjálfgræðing og lágt lykkjuspaun eru tvö mismunandi verkfræðileg vandamál, og þétti með deyfingu verður að gera hvort tveggja rétt.

SMJ-P innan víðtækara úrvals af þéttum fyrir deyfibúnað frá CRE

HinnSMJ-P plastkassa sniðer ein af nokkrum leiðslu- og hylkjasamsetningum sem CRE býður upp á fyrir IGBT og GTO snubber-vörn. CRE framleiðir einnig ás-leiðsla og Mylar-límbandsútgáfur, allt eftir uppsetningarrými, leiðslustefnu og hitakröfum, sem byggja á sömu málmhúðaðri pólýprópýlenfilmutækni og eru hannaðar samkvæmt sömu ESR/ESL afkastastöðlum. Þetta þýðir að hönnunarteymi getur fært sig á milli sniða eftir því sem skipulag þróast, án þess að þurfa að endurskoða undirliggjandi rafstraumskerfið frá grunni.

Hvernig verkfræðingar staðfesta val á Snubber-þétti

Rýmd og spennugildi á gagnablaði eru ekki nóg til að staðfesta að þéttiloki virki í tiltekinni rás. Staðlaða sannprófunaraðferðin, sem SEMIKRON hefur skjalfest í IGBT notkunarleiðbeiningum sínum, er að mæla raunverulega spennubylgjuform safnara-emitter við slökkvun, með og án þéttilokunar, og staðfesta að toppurinn haldist innan málblokkunarspennu IGBT-sins við verstu hugsanlegu aðstæður. Eftir slökkvun flytur straumurinn inn í þéttilokunarbúnaðinn, sem myndar straumtopp við rofatíma, og síðan deyfðar sveiflur milli þéttilokunarbúnaðarins og jafnstraumstengingarinnar, þar sem sveiflutíðnin er stillt af sníkjuspennu straumleiðarans og gildi þéttilokunarbúnaðarins.

Þessi sama áhersla á rafeindabúnað með beinum tengibúnaði sem aðal hönnunarbreytu, frekar en eftiráhugsun, á sér stað í útbreiddum ritum um hönnun aflrafeindatækni, þar á meðal tilvísun Rudy Severns um hönnun með takmarkaðri þétta sem Cornell Dubilier gaf út. Undirliggjandi eðlisfræði er einnig formlega sett fram í IEC 61071, alþjóðlegum staðli sem gildir um þétta fyrir aflrafeindatækni, sem SMJ-P er hannaður til að uppfylla. Punkturinn í öllum þessum heimildum er samhljóða:Markmiðið er ekki bara rýmdargildi á forskriftarblaði, það er mæld, endurtekin lækkun á hámarksspennu við slökkvun.

Hvar SMJ-P þéttar eru notaðir

Hálfbrúar IGBT rafrásarmynd með deyfiþétti C3 tengdum yfir jafnstraumsbrautarteinana.

Þrýstiþéttar eru ekki sérhæfður íhlutur. Þeir birtast hvar sem aflrofar þurfa vernd gegn eigin rofaaðgerðum:

• Inverterar og mótorstýringar, þar sem IGBT-ar skipta stöðugt og þurfa stöðuga dv/dt vörn

•Rafmagns rafeindabúnað fyrir rafknúin ökutæki, þar sem skilvirkni rofa og endingartími íhluta hafa bein áhrif á drægni og áreiðanleika

•Endurnýjanleg orkukerfi, þar á meðal sólarspennubreytar, þar sem spennuhömlun verndar rofa með miklum afli í áratugi í notkun

•Réttleiðarar,SVC-númerog aflgjafar fyrir járnbrautarvélar, þar sem miklir púlsstraumar og krefjandi vinnuhringrásir gera ESR og ESL afköst sérstaklega mikilvæga

Sameiginlegi þráðurinn í öllum þessum forritum er sá sami: rofar mynda sveiflur og eitthvað verður að gleypa þær hreint, hring eftir hring, allan líftíma kerfisins.

Hvers vegna efnis- og framleiðsluval blandast saman með tímanum

Hlutverk deyfiþétta virðist einfalt á gagnablaði. Í reynd er afköst ákvarðað af smáatriðum sem koma ekki í ljós fyrr en kerfið hefur verið í gangi í mörg ár: hversu stöðugt rafskautið sjálfgræðir eftir spennu, hversu vel ESR og ESL eru stjórnaðar í framleiðslulotu og hvort einangrunarviðnámið helst yfir allt hitastigsbilið frekar en bara við stofuhita.

Þess vegna tengir SMJ-P frá CRE 100.000 klukkustunda líftíma sína við ákveðið hitastig á heitum reit (≤85°C), frekar en að tilgreina það sem almenna tölu, og ástæðan er fyrir því að einangrunarviðnám er tilgreint sérstaklega eftir rafrýmdarbili frekar en sem einni almennri tölu. Þetta eru þær tegundir forskrifta sem skipta máli fyrir verkfræðing sem staðfestir hönnun, ekki bara markaðssetningarfullyrðingu.

Algengar spurningar: Val á IGBT-þrýstiþétta

Q1：Hvað erIGBT-þrýstiþéttinotað til? 

IGBT-deyfiþétti bælir niður spennuhækkun sem myndast þegar IGBT slokknar og verndar þannig tækið gegn því að fara yfir málspennu sína. SMJ-P málmhúðaður pólýprópýlenfilmuþétti CRE er hannaður í þessum tilgangi og býður upp á málspennu á bilinu 700V DC til 3000V DC.

Q2：Hvernig vel ég réttan framleiðanda snubberþétta? 

Leitaðu að framleiðanda sem býður upp á filmuþétta með lágu ESR/ESL gildi, viðurkenndar vottanir (IEC 61071, UL94V-0) og sérsniðnar rýmdar- eða spennuvalkosti.CREer framleiðandi filmuþétta sem selur DC-Link,IGBT-deyfirog EMC-síuþétta fyrir aflrafmagnsrafeindatækni, endurnýjanlega orku og járnbrautarflutninga, með bæði ás- og geislaleiðarastillingum í boði.

Q3：Hvað gerir pólýprópýlen filmuþétta betri en aðrar gerðir af deyfiþéttum? 

Málmuð pólýprópýlenfilma býður upp á lágt ESR/ESL, sjálfgræðandi rafskautseiginleika og stöðuga afköst yfir breitt hitastigsbil, sem gerir hana að staðlaðri rafskautsfilmu fyrir deyfibúnað samanborið við rafgreiningar- eða keramikvalkosti. SMJ-P frá CRE virkar frá -40°C til +85°C og er áætlaður 100.000 klukkustunda líftími.

Öll tæknileg skjöl fyrir SMJ-P eru aðgengileg hér: https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html

Heimildir:

1. SKAPA NÝJA ORKU, “Plastkassi IGBT Snubber þétti SMJ-P„Gagnablað vörunnar. (https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html)“

2. Semikron Danfoss, „Mælingar á hámarksspennu og þéttadeyfingu fyrir IGBT“, „Notkunarathugasemd AN 07-006.“

(https://assets.danfoss.com/documents/latest/444044/AB501644922487en-000201.pdf)

3. Severns, Rudy. „Hönnun á slúðurbúnaði fyrir aflrásir.“ Umsóknarleiðbeiningar frá Cornell Dubilier. (https://www.cde.com/resources/technical-papers/design.pdf)

Tæknilegar upplýsingar endurspegla birtar upplýsingar á þeim tíma sem þetta er skrifað. Lesendur ættu að staðfesta núverandi einkunnir samanborið við nýjasta gagnablað framleiðanda áður en endanleg hönnun er notuð.