Blue Boards — отладочные комплекты SEMIKRON для разработчиков
Несколько лет назад компания SEMIKRON начала предлагать инженерные образцы адаптерных плат, предназначенных для тестирования модулей SEMIKRON в различных приложениях. Отладочные платы имеют синий цвет маски, что отличает их от серийных изделий с маской зеленого цвета, как видно из представленных далее фотографий.
Идея хорошо себя зарекомендовала: использование подобных изделий упрощает и ускоряет процесс проектирования, то есть позволяет сэкономить время и деньги. Отладочные комплекты могут применяться при разработке промышленного оборудования и в исследовательских целях и содержат как простые адаптерные платы, так и законченные инверторные сборки с силовыми модулями, драйверами, конденсаторами звена постоянного тока и системой охлаждения.
В предлагаемом руководстве дается перечень и краткое описание прототипов с артикулом 451*** (полный список - в таблице в конце статьи).
Комплект SEMiX5 1200V TMLI предназначен для разработки трехуровневого инвертора в конфигурации TMLI на основе параллельного соединения двух модулей SEMiX405TMLI12E4B, содержащих чипы IGBT 1200 В в вертикальной ветви и IGBT 650 В в горизонтальной ветви. На сегодня это самый мощный TMLI-модуль в конструктиве SEMiX5. Адаптерная плата может быть использована и с другими силовыми ключами в конфигурации TMLI.
Сборка адаптера SEMiX5 1200V TMLI Driver Board с двумя модулями SEMiX 5, а также прототип трехфазного инвертора мощностью 250 кВт показаны на рис. 1. Применение отладочного комплекта позволяет в кратчайшие сроки разработать и испытать 3L-инвертор в конфигурации TMLI с применением стандартных двухуровневых драйверов. Пользователь может проверить мощностные характеристики преобразователя и распределение токов в параллельных цепях, выполнив соответствующие тесты.
б) прототип 3L-инвертора мощностью 250 кВт (VDC = 450–850 В)
Адаптер Board SiC Module SKYPER 42 LJ (рис. 2) предназначен для управления модулями SiC MOSFET с рабочим напряжением 600, 1200 и 1700 В. В устройстве используется стандартный драйвер IGBT SKYPER 42 LJ (или SKYPER 42 LJ PV), схема сдвига уровня адаптера формирует напряжение управления (Vg_off = –5 В и Vg_on +18 В), оптимальное для коммутации карбидокремниевых ключей.
Плату удобнее всего использовать с модулями SiC MOSFET в конструктиве 62 мм (SEMITRANS), на которых она может быть установлена непосредственно.
Адаптер Board 1 SKYPER 42 LJ R (рис. 3) предназначен для управления различными типами полумостовых IGBT в двухуровневых инверторах с напряжением DC-шины до 1500 В. Возможно использование комбинации из нескольких плат для формирования более сложных схем, например 3L NPC.
«Ядро» адаптера — драйвер SKYPER 42LJ R выполняет все необходимые функции защиты, включая блокировку тока КЗ при выходе IGBT из насыщения по обоим каналам (TOP и BOT) и отключение BOT IGBT при перегреве по сигналу встроенного NTC-термодатчика.
Кроме того, устройство запрещает одновременное включение транзисторов в полумосте (Interlock), формирует регулируемое «мертвое» время Tdt и имеет встроенный цифровой фильтр, предназначенный для подавления коротких шумовых импульсов.
(артикул 45130401/45130601)
Комплект предназначен для разработки трехуровневого инвертора в конфигурации MLI с напряжением DC-шины до 1500 В на основе параллельного соединения модулей SEMiX305MLI12E4 с чипами IGBT 12-го класса.
Сборка адаптерной платы SEMiX5 MLI Parallel Driver Kit с двумя SEMiX 5, а также прототип трехфазного TMLI-инвертора мощностью 500 кВт показана на рис. 4. Применение отладочного комплекта позволяет в кратчайшие сроки разработать и испытать 3L-инвертор в конфигурации MLI с применением стандартных двухуровневых драйверов.
Адаптер предназначен для разработки трехуровневого инвертора в конфигурации MLI с напряжением DC-шины до 1500 В на основе модуля SEMiX305MLI12E4 с чипами IGBT 12-го класса. В данной конфигурации также могут быть использованы и другие компоненты семейства SEMiX5 MLI.
Сборка адаптерной платы SEMiX5 MLI Driver Board с модулем SEMiX 5 показана на рис. 5. Применение отладочного комплекта позволяет в кратчайшие сроки разработать и испытать 3L-инвертор в конфигурации MLI с применением стандартных двухуровневых драйверов.
Адаптер для трехуровневого инвертора SEMITRANS10 MLI Driver Board (артикул 45136401)Адаптер предназначен для разработки трехуровневого инвертора в конфигурации Split MLI с напряжением DC-шины до 1500 В на основе модулей SKM1200MLI12TE4 (верхняя половина фазной стойки) и SKM1200MLI12BE4 (нижняя половина фазной стойки). В обоих силовых ключах с номинальным током 1200 А использованы чипы IGBT 12-го класса.
Сборка адаптерной платы SEMITRANS®10 MLI Driver Board с модулями SEMITRANS 10, а также прототип MLI-инвертора мощностью 750 кВт показаны на рис. 6. «Ядром» адаптера служит драйвер SKYPER 42LJ R, который выполняет все необходимые функции защиты, включая блокировку любого из четырех IGBT (Т1–Т4) при выходе из насыщения, а также отключение внешних IGBT при перегреве по сигналу встроенного NTC-термодатчика. Во всех случаях плата управления формирует сигнал неисправности, необходимый пользователю для принятия дальнейших решений. Кроме того, адаптер содержит цепь «активного ограничения» на всех IGBT. Это обеспечивает защиту транзисторов от перенапряжения в любых режимах, в том числе при блокировании тока КЗ, и не требует соблюдения определенной последовательности отключения, обычно необходимой в 3L-схемах.
Отладочный комплект предназначен для разработки трехуровневого инвертора в конфигурации Split MLI с напряжением DC-шины до 1500 В на основе модулей SK150MLIT12F4TE2 (верхняя половина фазной стойки) и SK150MLIB12F4TE2 (нижняя половина фазной стойки).
В обоих силовых ключах с номинальным током 150 А использованы чипы IGBT 12-го класса. Сборка трехфазного преобразователя SEMITOP E2 1200V MLI Inverter Board с модулями SEMITOP E2 MLI показана на рис. 7.
Плату удобнее всего использовать с модулями SiC MOSFET в конструктиве 62 мм (SEMITRANS), на которых она может быть установлена непосредственно.
Адаптер SKYPER12 (T)MLI Driver Board предназначен для управления трехуровневыми модулями в конфигурации MLI и TMLI. В адаптере использован цифровой драйвер SKYPER 12 — универсальное устройство управления для инверторов с напряжением DC-шины до 1500 В.
Адаптер предназначен для разработки трехуровневого инвертора в конфигурации TMLI на основе линейки модулей SEMiX 5 с чипами IGBT 1700 и 1200 В или 1200 и 650 В в вертикальной и горизонтальной ветвях.
Сборка адаптерной платы SEMiX5 TMLI SKYPER 12 Driver Board с модулем SEMiX 5 показана на рис. 9. В устройстве использованы стандартные цифровые двухуровневые драйверы SKYPER 12.
Отладочный комплект SEMITOP E2 HERIC Inverter Kit (рис. 11) предназначен для разработки инвертора HERIC на базе модулей SK75HRC07S5TD1E2 (топология HERIC) и SK75GBLLE07S5TD1E2 (силовой каскад понижающего/повышающего DC/DC-преобразователя). Оба модуля с номинальным током 75 A содержат чипы IGBT и FWD 650 В, управление инвертором осуществляется от стандартных двухуровневых драйверов SKYPER 12.
Топология HERIC (Highly Efficient and Reliable Inverter Concept), разработанная компанией Sunways, представляет собой вариант Н-мостового преобразователя с добавлением байпасной цепи на АС-выходе. Дополнительная цепь содержит два встречно включенных IGBT, работающих на сетевой частоте. На схеме, показанной на рис. 11б, Cin — входной DC-конденсатор, Lfi и Lfg — выходные индукторы, Cf — конденсатор фильтра. Байпасная цепочка предназначена для развязки входного DC-источника (например, солнечная панель) от сети, а также подавления ВЧ составляющих напряжения на входе и предотвращения обмена реактивной мощностью между индукторами фильтра и конденсатором Cin при нулевом напряжении.
Адаптер, созданный на базе цифрового устройства управления затворами SKYPER 12 R (рис. 10), предназначен для замены устаревшего и снятого с производства аналогового трехфазного драйвера SKHI 61.
Отладочный комплект (рис. 12) предназначен для разработки трехуровневых «струнных» инверторов мощностью до 70 кВт для солнечной энергетики. Он может быть использован для управления модулями MiniSKiiP в конфигурации Dual Split MLI с кремниевыми чипами, а также в гибридном исполнении (Fast IGBT + SiC-диоды Шоттки). Модули MiniSKiiP Dual Split MLI являются самыми мощными на рынке силовыми ключами, предназначенными для установки на печатной плате.
Адаптер Board 1 SKYPER 12 (рис. 13) предназначен для управления различными типами полумостовых IGBT в двухуровневой конфигурации с напряжением DC-шины до 1500 В. Возможно использование комбинации из нескольких плат для формирования более сложных схем инверторов, например 3L NPC.
«Ядро» адаптера — драйвер SKYPER 12 выполняет все необходимые функции защиты, включая блокировку тока КЗ при выходе IGBT из насыщения по обоим каналам (TOP и BOT).
Кроме того, устройство запрещает одновременное включение транзисторов в полумосте (Interlock), формирует регулируемое «мертвое» время Tdt и имеет встроенный цифровой фильтр, предназначенный для подавления коротких шумовых импульсов.
Прототип трехфазного 3L-инвертора, спроектированный с применением модулей MiniSKiiP MLI, предназначен для помощи разработчикам в освоении трехуровневой топологии и отладки программного обеспечения.
Максимальный ток фазы составляет 100 А(rms) при напряжении на DC-шине до 750 В. Все силовые цепи расположены на плате управления, которая также содержит драйверы затворов и датчики (напряжение, ток, температура), что обеспечивает базовые защитные функции, а также мониторинг сигналов, необходимых для работы контроллера.
| Артикул | Название адаптера | Тип драйвера | Тип модуля |
| 45125701 45130601 |
SEMiX 5 TMLI Parallel Driver Kit | SKYPER 42LJ R SKYPER 42LJ PV |
SEMiX 5 TMLI |
| 45126301 | Board SiC Module SKYPER 42 LJ | SKYPER 42LJ R SKYPER 42LJ PV |
Разные типы SiC-модулей |
| 45128601 | Board 1 SKYPER 42 LJR | SKYPER 42LJ R SKYPER 42LJ PV |
Разные типы Si-модулей |
| 45130401 45130601 |
SEMiX 5 MLI Parallel Driver Kit | SKYPER 42LJ R SKYPER 42LJ PV |
SEMiX 5 MLI |
| 45135001 | SEMiX 5 1200V MLI Driver Board | SKYPER 12 R SKYPER 12 PV |
SEMiX 5 MLI |
| 45136401 | SEMITRANS 10 MLI Driver Board | SKYPER 42LJ R SKYPER 42LJ PV |
SKM1200MLI12TE4 SKM1200MLI12BE4 |
| 45137501 45137601 |
SEMITOP E2 1200V MLI Inverter Board | SKYPER 12 R SKYPER 12 PV |
SK150MLIT12F4TE2 SK150MLIB12F4TE2 |
| 45137601 | SKYPER 12 (T)MLI Driver Board | SKYPER 12 R SKYPER 12 PV |
Модули 3L |
| 45141501 | SEMiX 5 TMLI Driver Board | SKYPER 42LJ R SKYPER 42LJ PV |
SEMiX 5 (T)MLI |
| 45144901 | Board SKYPER 12 R to SKHI 61 | SKYPER 12 R | 3-фазные модули |
| 45146301 45146401 |
SEMITOP E2 HERIC Inverter Kit | SKYPER 12 R SKYPER 12 PV |
SK75HRC07S5TD1E2 SK75GBLLE07S5TD1E2 |
| 45145801 45137601 |
MiniSKiiP Dual Split MLI Inverter Board | SKYPER 12 R SKYPER 12 PV |
SKiiP39MLIT12F4V22 SKiiP39MLIB12F4V22 SKiiP39MLIT12F4V1 SKiiP39MLIB12F4V1 |
| 45152801 | Board 1 SKYPER 12 | SKYPER 12 R SKYPER 12 PV |
Разные типы Si-модулей |
| 45187001 | 3L SKiiP28MLI07E3V1 Eval. Inverter | SKYPER 42LJ R (в составе инвертора) |
SKiiP28MLI07E3V1 |