Што се случува во микросекундата кога IGBT се исклучува

Секој пат когаИГБТсе исклучува, нешто насилно се случува во многу мал временски период.

Споредба на бранови форми на напон што покажува скок на исклучување на IGBT со и без CRE кондензатор за одбивување

Струјата што тече низ уредот се прекинува. Енергијата складирана во залутаната индуктивност на колото нема каде да оди. Се ослободува како скок на напонот. Ако ништо не го апсорбира тој скок, може да го надмине номиналниот напон на IGBT-от и да го оштети уредот.

Ова е токму проблемот за кој е направен да се реши еден кондензатор за пригушување. И вреди да се разбере правилно, бидејќи разликата помеѓу добар кондензатор за пригушување и просечен се покажува како дефекти на уредот по месеци или години, а не од првиот ден.

Работата на кондензатор за одвраќање

A кондензатор за одбивувањесе наоѓа преку прекинувачот и ја дава ослободената енергија некаде безбедно да се оди.

Кога IGBT-то се исклучува, кондензаторот ја апсорбира минливата струја и го ограничува брзото зголемување на напонот (dv/dt) низ уредот. Таа единствена функција прави три работи одеднаш: ги потиснува скоковите на напонот, ги намалува загубите при прекинување и ги измазнува наглите промени на струјата и напонот што го оптоваруваат остатокот од колото.

За ова да функционира добро, две електрични својства се поважни од сè друго: низок еквивалентен сериски отпор (ESR) и ниска еквивалентна сериска индуктивност (ESL). Високиот ESR или ESL го забавува одговорот на кондензаторот и го ограничува тоа колку ефикасно може да го запре брзиот минлив тек. Затоа метализираната полипропиленска фолија е материјал по избор за повеќето апликации за одвраќање. Таа комбинира низок ESR/ESL со самолекувачки диелектрик, така што кондензаторот продолжува да работи сигурно дури и по повторено напонско оптоварување.

Внатре воSMJ-PCRE IGBT кондензатор за пригушување во пластична кутија

SMJ-P од CRE е кондензатор за одбивување во пластична кутија, наменет за IGBT заштита, со калаени бакарни влошки за едноставна инсталација директно на IGBT модулот.

CRE SMJ-P пластична кутија IGBT кондензатор за одземање со калаени бакарни кабли

Клучни технички параметри:

Самата конструкција е изградена околу истата логика како и електричните перформанси. Пластичното куќиште е запечатено со смола, која ја штити намотката од влага и механички стрес. Достапни се и аксијални и радијални конфигурации на изводи, така што истото семејство на кондензатори може да одговара на различни распореди на модули без секој пат прилагодено редизајнирање.

Детал што повеќето статии го прескокнуваат: Геометријата на поводникот е важна колку и капацитетот

Повеќетокондензатор за одбивувањесодржината запира на „користете полипропиленска фолија, таа само се лекува“. Точно е, но тоа е само половина од инженерската приказна, а токму таа половина не одлучува дали даден дел работи во дадено коло.

Другата половина е индуктивност на јамката. Само вредноста на капацитивноста не гарантира низок напонски скок ако самоиндуктивноста на кондензаторот остане висока, бидејќи преостанатата индуктивност во јамката помеѓу терминалите и внатрешните врски е самата одговорна за генерирање на напонски скок или минлив настан. Со други зборови, дел со висок капацитет со долги, тенки кабли може да работи помалку од помал дел со кратки, широки терминали.

Дијаграм што ја споредува индуктивноста на јамката помеѓу терминалите на кондензаторот со долги кабли и терминалите на кондензаторот со директно монтирање

Затоа методот на монтирање е поважен отколку што изгледа на технички лист. Кондензаторите со широки, рамни терминали што можат да се навртат директно на IGBT модулот постигнуваат помала самоиндуктивност од деловите поврзани преку долги жици. Калаените бакарни влошки на SMJ-P и изборот на аксијална или радијална конфигурација постојат токму поради оваа причина: да се одржи кратка патека на поврзување и да се дозволи номиналниот капацитет всушност да ја испорача dv/dt заштитата за која е специфициран.

Самолекувањето сè уште е важно, одделно. Метализиран полипропиленски филм кој доживува локализиран диелектричен дефект го изолира тој дефект во микросекунди, наместо целосно да откаже, поради што филмот останува стандарден диелектрик за оваа примена во однос на керамичките или електролитичките алтернативи. Но, самолекувањето и ниската индуктивност на јамката се два различни инженерски проблеми, а кондензаторот за одвраќање мора да ги задоволи обете.

SMJ-P во рамките на поширокиот опсег на кондензатори за пригушување на CRE

НаSMJ-P формат на пластична кутијае една од неколкуте конфигурации на кабли и куќишта што CRE ги нуди за IGBT и GTO заштита од одземање. Во зависност од просторот за монтирање, ориентацијата на каблите и термичките барања, CRE исто така произведува варијанти со аксијално олово и Mylar-лента изградени на истата технологија на метализиран полипропиленски филм и конструирани според истите ESR/ESL стандарди за перформанси. Ова значи дека дизајнерскиот тим може да се движи помеѓу форматите како што се развива распоредот, без повторно квалификување на основниот диелектричен систем од нула.

Како инженерите го проверуваат изборот на кондензатор за пригушување

Капацитетот и номиналниот напон на листот со податоци не се доволни за да се потврди дека кондензаторот за одбивување ќе работи во дадено коло. Стандардниот метод за верификација, документиран од SEMIKRON во своите белешки за IGBT апликации, е да се измери вистинскиот бранов облик на напонот на колектор-емитер при исклучување, со и без кондензаторот за одбивување на место, и да се потврди дека врвот останува во рамките на номиналниот блокирачки напон на IGBT под услови на најлош случај. По исклучувањето, струјата се префрла во кондензаторот за одбивување, создавајќи врв на струја во моментот на префрлување, проследен со пригушена осцилација помеѓу кондензаторот за одбивување и DC-врската, со фреквенција на осцилација поставена од паразитската индуктивност на собирницата и вредноста на кондензаторот за одбивување.

Истиот акцент на геометријата на водовите и хардверот за директно монтирање на терминалите како примарна променлива во дизајнот, а не дополнителна мисла, се повторува во широко распространетата литература за дизајн на енергетска електроника, вклучувајќи ја и референцата за дизајн на snubber од Руди Севернс објавена од Cornell Dubilier. Основната физика е исто така формализирана во IEC 61071, меѓународниот стандард што ги регулира кондензаторите за енергетска електроника, кој SMJ-P е дизајниран да го исполни. Поентата во сите овие извори е конзистентна:Целта не е само вредност на капацитивност на спецификациски лист, туку измерено, повторувачко намалување на врвниот напон при исклучување.

Каде се користат SMJ-P кондензатори

IGBT шема на полумостов со кондензатор за одбивување C3 поврзан преку шините на еднонасочна струја.

Кондензаторите за пригушување не се нишна компонента. Тие се појавуваат секаде каде што на уредот за префрлување на енергија му е потребна заштита од сопственото дејство на префрлување:

• Инвертори и моторни погони, каде што IGBT-ата постојано се префрлаат и им е потребна конзистентна dv/dt заштита

•Електроника за напојување на електрични возила, каде што ефикасноста на префрлување и долготрајноста на компонентите директно влијаат на опсегот и сигурноста

•Системи за обновлива енергија, вклучувајќи соларни инвертори, каде што сузбивањето на напонските скокови ги штити уредите за префрлување со голема моќност во текот на децениите работа

•Исправувачи,SVC-овии напојување со енергија за локомотива, каде што високите импулсни струи и тешките работни циклуси ги прават перформансите на ESR и ESL особено критични

Заедничката нишка кај сите овие апликации е иста: прекинувачите генерираат минливи појави, и нешто мора чисто да ги апсорбира, циклус по циклус, во текот на целиот животен век на системот.

Зошто изборот на материјали и производство се влошува со текот на времето

Работата на кондензаторот за одбивување изгледа едноставна на табелата со податоци. Во пракса, перформансите се одредуваат според детали што не се појавуваат сè додека системот не работи со години: колку конзистентно диелектрикот се самозаздравува по стрес, колку цврсто се контролираат ESR и ESL низ целата производствена серија и дали отпорот на изолација се одржува низ целиот температурен опсег, а не само на собна температура.

Затоа SMJ-P на CRE го поврзува својот очекуван животен век од 100.000 часа со специфична температура на жариштето (≤85°C), наместо да го наведува како генерички број, и зошто отпорот на изолација се специфицира одделно според опсегот на капацитивност, а не како единствена општа бројка. Ова се спецификациите што се важни за инженерот што го потврдува дизајнот, а не само маркетиншко тврдење.

Најчесто поставувани прашања: Избор на IGBT кондензатор за одбивување

Q1：Што еIGBT кондензатор за одбивувањесе користи за? 

IGBT кондензаторот за пригушување ги потиснува напонските скокови генерирани кога IGBT се исклучува, заштитувајќи го уредот од надминување на неговиот номинален напон за блокирање. SMJ-P метализиран полипропиленски филмски кондензатор на CRE е дизајниран за оваа намена, со номинален опсег на напон од 700V DC до 3000V DC.

Q2：Како да го изберам вистинскиот производител на кондензатори за пригушување? 

Побарајте производител кој нуди филмски кондензатори со низок ESR/ESL, признати сертификати (IEC 61071, UL94V-0) и опции за прилагоден капацитивност или напон.КРЕе производител на филмски кондензатори што снабдува DC-Link,IGBT сноубери кондензатори со EMC-филтер за енергетска електроника, обновлива енергија и апликации за железнички транзит, со достапни и аксијални и радијални конфигурации на изводи.

Q3：Што го прави полипропиленскиот филмски кондензатор подобар од другите типови на пригушувачки кондензатори? 

Метализираната полипропиленска фолија нуди низок ESR/ESL, самолекувачки диелектрични својства и стабилни перформанси во широк температурен опсег, што ја прави стандарден диелектрик за апликации за одземање на зраци во споредба со електролитичките или керамичките алтернативи. SMJ-P на CRE работи од -40°C до +85°C со номинален век на траење од 100.000 часа.

Целосната техничка документација за SMJ-P е достапна тука: https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html

Референци:

1. КРЕИРАЈ НОВА ЕНЕРГИЈА, “Пластична кутија IGBT кондензатор за одземање SMJ-P„,“ Технички лист за производот. (https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html)

2. Семикрон Данфос, „IGBT мерење на врвен напон и спецификација на кондензатор за одбивување“, „Примена белешка AN 07-006“.

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

3. Севернс, Руди. „Дизајн на пригушувачи за енергетски кола“. Примена на Корнел Дубилиер. （https://www.cde.com/resources/technical-papers/design.pdf）

Техничките спецификации ги одразуваат објавените податоци во времето на пишување. Читателите треба да ги потврдат тековните оценки со најновиот лист со податоци на производителот пред конечната употреба на дизајнот.