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两款新产品扩展轨道交通和风电领域应用

admin
2021-09-23
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标签:交通牵引

Power Integrations(PI)近日推出两款新产品:SCALE-iFlex™ LT和SCALE-iFlex™ Single,旨在扩展SCALE-iFlex系列在轨道交通和风电领域中的应用范围。作为功率变换领域的全球领军者,PI一直致力于高效节能,提供出色的质量和大批量交付能力以及全方位的设计支持工具。

解决模块化功率变换的挑战

2019年推出的SCALE-iFlex产品系列解决了模块化功率变换的挑战,实现了主控制器的门级驱动产品。SCALE-iFlex由两部分组成,绝缘主控单元(IMC)提供系统绝缘和门极驱动信号(有多个门极驱动模块)、故障报告和DC-DC供电;模块适配型门极驱动器(MAG)是独立门极驱动单元,处理开关指令,并通过高级软关断(ASSD)检测、报告短路和过电压事件并作出反应。

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这个系列支持IGBT和碳化硅,功能比较全面的,发布以后市场反应很好。近年来随着市场的发展,风电和牵引领域因为成本压力,有些系统有并联的需求,但是,客户又不愿意承受太多的成本压力,同时也不需要有太多的其他功能,所以基于这个市场动向,PI新增了SCALE-iFlex产品系列以支持要求更为严格的环境。

风电应用的SCALE-iFlex LT

风电装机容量增长迅猛,特别是离岸风场建设需求强劲,需要更高的可靠性和高度的灵活性。SCALE-iFlex LT是原来产品的一个简化版本,特别适用于风电领域的成本范围。其主要特点包括最大耐压支持IGBT 1700V,最多可以支持六个通道并联,这在风冷应用中是很普遍的并联数目。

SCALE-iFLex LT支持17mm IGBT模块轻松并联,可根据系统要求进行扩展。灵活并联可实现高系统电流,并联模块开关性能保持一致;高度耐用和抗噪(消除发射极串扰电流)以及退饱和检测利于提供精确的短路保护。

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SCALE-iFLex LT驱动方案的最大特点是可以保证并联应用中每个模块的开关性能非常一致,也就是常说的并联均流性。在电路设计中也考虑了这个IMC的抗干扰能力,还有在并联中很难解决的串并联串扰的电流问题。此外,同每个模块都有单独的短路保护功能,这是区别于其他厂商的一些特点。

实际高压测试显示,红、蓝、绿门极信号在动态时高度重叠。它是IGBT开通关断瞬间产生的均流效果,都是动态的,而不是续流之前产生的效果。在整机设计中,动态均流配合整机结构设计最终可以达到静态均流非常好的效果。可以看到,600安的电流开通条件下,3个模块之间的电流偏差只有正负20A,折算下来大概是3%左右。

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PI驱动方案的信号同步性做的非常好,因此才能在最终的高压测试中能达到良好的均流效果的控制。另外,即使存在高母排寄生电感,高级有源钳位功能也可以提供过电压控制。无论客户的母排电感设计杂散电感是高还是低,都能完美控制电压尖峰,保证模块不会损坏。在小杂散电感时,有差不多200V过冲,因为是1200V的模块,裕量大于90%。杂散电感增大时,波形会变化,因为高级有源钳位功能已经完全介入,把母线电压持续控制在一个安全水平,裕量略有上升,但基本上是在90%的安全裕量之内。

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目前,SCALE-iFlex LT元件及其支持的模块包括英飞凌的EconoDUAL 3以及Mitsubishi、ABB、Fuji的其他MAG模块。

该产品2021年第四季度全面投产,可提供FF600R17ME4的测试报告及其他定制选项。为满足环保、延长使用寿命要求,产品有三防漆及24小时老化工艺选项。

牵引应用的SCALE-iFlex Single

尽管新冠疫情导致经济放缓,但全球电气化铁路运输市场仍将稳步增长。在牵引领域PI也根据相应市场需求发布了SCALE-iFlex Single驱动器产品,因为牵引领域的母线模块有单模块的应用需求,最大耐压可以达到3300V。

新产品支持铁路、轻轨、有轨电车和地铁。在使用单个IGBT模块时,SCALE-iFlex可以体现其高性价比的优势,满足轨道交通应用中的常见要求,将IMC和MAG直接安装在IGBT模块上。高压绝缘符合EN 50124-1(轨道)和IEC 61800-5-1(驱动),以及电气或光纤接口要求。其加强绝缘高达3.3kV IMC绝缘(加强)及高达1.7kV MAG绝缘(基本),具有状态报告功能。

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SCALE-iFlex single与模块是叠层安装的方式,板间通过板对板的连接件连接,上面有带隔离的IMC。客户拿到的是一个组装的完整驱动单元。PI也有光纤接口和电气接口两种方案供客户选择。

SCALE-iFlex支持1700V或者3300V模块,具有向上位机反馈故障状态的功能。目前支持低压和高压外壳的标准100x140mm双模块,包括英飞凌、三菱的模块。

该产品将在2021年第四季度全面投产,可以提供客户定制化需求选项。为了环保和延长使用寿命,PI的产品提供三防漆及24小时老化工艺选项。

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