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1.功率單元是利用電力電子器件進行整流、濾波和逆變的高壓逆變器部件，是高壓逆變器主電路的主要部分。每個功率單元相當(dāng)于一個交流-DC-交流電壓型單相低壓變頻器。

二、主要動力裝置

1.整流橋

1.1整流橋的封裝形式

它的功能是整流(將交流電轉(zhuǎn)換成DC)。我公司使用的整流橋內(nèi)部封裝有以下兩種形式。圖1所示封裝中有6個整流二極管，用于功率單元的三相輸入端。封裝內(nèi)有兩個整流二極管，如圖2所示，用于電源單元的三相輸入端和旁路電路。

1.2整流橋的工作原理

在我公司的產(chǎn)品上，整流二極管的工作方式是全波無控整流器。

1)單相全橋無控整流

根據(jù)IEC971 (1989)，單相橋式無控整流電路屬于B2U。工作原理如圖3所示：

2)三相全橋無控整流

三相全橋無控整流電路，根據(jù)IEC971 (1989)，半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換器的指定代碼屬于B6U。工作原理如圖4所示：

1.3我公司使用的整流橋的一般參數(shù)

品牌：塞米克朗、歐派克；

等級：1400伏、1800伏；

整流橋的型號描述：

例如，SKD62/18是Semikron公司額定電流62A、額定電壓1800V的6個整流二極管封裝的整流橋，SKKD260/14是Semikron公司額定電流260A、額定電壓1400V的2個整流二極管封裝的整流橋。

2.電解電容

這里所說的電解電容器是鋁電解電容器，其功能是對整流橋整流后的DC濾波，同時儲能。

目前，我公司使用的電解電容器品牌有：

日本、英國、CDE、EPCOS。

使用的電壓等級為：400Vdc。

使用的容量為3300uF、6800uF和10000uF。

3、IGBT

IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)，絕緣柵雙極型晶體管，是一種結(jié)合了BJT(高功率晶體管)和MOSFET(功率場效應(yīng)晶體管)優(yōu)點的復(fù)合器件。它不僅具有MOS器件工作速度快、驅(qū)動功率低的優(yōu)點，還具有大功率晶體管的大電流容量和低導(dǎo)通電壓的優(yōu)點。它是目前最具優(yōu)勢的電力電子器件，廣泛應(yīng)用于電力電子行業(yè)。

IGBT是動力裝置中的重要設(shè)備，其功能是逆變器(將DC轉(zhuǎn)換為交流電)。目前我公司使用的IGBT多為“雙晶體管”(內(nèi)部封裝兩組IGBT芯片)，內(nèi)部封裝示意圖如圖5所示：

目前使用的IGBT品牌有：歐派、賽米克朗；

使用的IGBT電壓等級為：1200伏和1700伏；

例如：BSM100GB170DLC、FF400R12KE3

4.教員公用室

可控硅是可控硅的簡稱。一個可控整流電子元件在外部控制信號的作用下可以從關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通，但一旦導(dǎo)通，外部信號就無法將其關(guān)斷，因此只能通過切除負(fù)載或降低兩端電壓的方式將其關(guān)斷。

在我公司的產(chǎn)品中，充電電路和旁路電路都采用了可控硅，都起到了“電子開關(guān)”的作用。我公司使用的可控硅內(nèi)部封裝形式如圖6所示：

目前使用的SCR品牌有：Semikron；

所用可控硅的電壓等級為：1400伏、1800伏；

例如：SKKH57/18E、SKKT210/14E

三 功率單元發(fā)展歷程

在動力單元方面已經(jīng)推出了四代產(chǎn)品，而對于這四代產(chǎn)品

品對比如表1：

表1 四代功率單元對比表

四 功率單元主回路

高壓大功率變頻器功率單元主回路由整流、濾波、逆變?nèi)糠蛛娐方M成，如圖7所示：

由于我公司技術(shù)不斷進步，功率單元上的充電電路已逐步被取消，取而代之的是變頻器集總充電技術(shù)。

五 功率單元旁通技術(shù)

1、可控硅旁通技術(shù)

該技術(shù)就是利用可控硅進行旁通控制，即采用圖8所示的電路實現(xiàn)圖7中的“電子開關(guān)”功能。

該技術(shù)存在以下缺點：

1）容易受干擾（門極導(dǎo)通閾值低<2V）；

2）不易關(guān)斷，應(yīng)用不靈活；

3）體積較大，不利于小型化；

4）旁通時產(chǎn)生噪音；

5）器件多，可靠性低；

6）成本高。

2、主回路IGBT旁通技術(shù)

該技術(shù)為我公司專利技術(shù)。它是利用IGBT進行旁通控制，即采用主回路上的4只IGBT（圖9）實現(xiàn)圖7中的“電子開關(guān)”功能。

主回路IGBT旁通及自恢復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢：

1）無額外成本開支；主回路必不可少；

2）開關(guān)驅(qū)動可靠，靈活；

3）在故障消失后，可以自動回復(fù)到正常運行狀態(tài)；

4）旁通時不產(chǎn)生噪音污染；

5）器件少，可靠性高。

六 功率單元型號定義

1.第三代功率單元型號定義

1）普通型型號定義

型號：如PC75A、PC100B、PC150A、PC200C、PC300A、PC400G等。

例如：PC200B表示配置IGBT 額定電流為200A、配置變頻器額定容量1000KVA的功率單元。

2）改進型型號定義

型號：如PC75N、PC100N、PC150N、PC200N、PC300N、PC400N等。

例如：PC200N表示配置IGBT額定電流為200A的改進型功率單元。

2.第四代功率單元型號定義

型號：如I-6B、I-10C、IV-6A等。

七 功率單元控制驅(qū)動板件

功率單元控制驅(qū)動板件發(fā)展經(jīng)歷

功率單元控制驅(qū)動板件隨著功率單元的發(fā)展而發(fā)展，大概經(jīng)歷3個階段，如下：

第一階段：共5塊板件，一次電源板、二次電源板、光通信板、檢測板、驅(qū)動板；

第二階段：共4塊板件，電源板、控制板、驅(qū)動板、旁通板；

第三階段：共2塊板件，二合一控制板、驅(qū)動板

2.二合一控制板

二合一控制板是在第三代功率單元多年應(yīng)用的基礎(chǔ)上，經(jīng)過大量的改進設(shè)計，將電源板和控制板合二為一的板件。

板件作用：

a. 接收主控系統(tǒng)信號，給驅(qū)動板提供控制信號；

b. 進行實時故障監(jiān)測，向主控系統(tǒng)上報故障信息；

c. 給單元驅(qū)動板供電。

板件接口：

a. 光纖接口：與主控系統(tǒng)進行連接；

b. 電壓檢測接口：與單元正負(fù)母線連接；

c. 驅(qū)動板信號（Top1、Top2、/Lock、ERR）接口：與驅(qū)動板連接；

d. 15V電源輸出接口：與驅(qū)動板連接，為驅(qū)動板供電；

e. 缺相檢測接口：接功率單元整流橋輸入端；

f 過熱檢測接口：接溫度檢測開關(guān)；

g. 充電可控硅驅(qū)動信號接口（預(yù)留）：接上電可控硅門極。

3.單元驅(qū)動板

板件作用：

接收單元控制板的控制信號，為單元上的四路

IGBT提供驅(qū)動信號，同時對驅(qū)動故障進行監(jiān)測，上報

單元控制板。

板件接口：

15V電源輸入接口：接單元控制板；

輸入信號（Top1、Top2、/Lock） ：接單元控制板；

輸出信號（ERRout）：接單元控制板；

輸出信號（TOP1、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT驅(qū)動信

號）：分別接TOP1 、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT的C、

G、E極。

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