اختبار المقارنة بين IGBT7 و IGBT4 في محرك سيرفو

"كأحدث جيل من انفينيونالصورة IGBT التكنلوجيا منصة، IGBTلقد كان الإصدار 7 دائمًا مصدر قلق للمهندسين من حيث مقارنة الأداء مع IGBT4. في هذا البحث، من خلال اختبار FP35R12W2T4 وFP35R12W2T7 في نفس محرك سيرفو المنصة، تم الحصول على مقارنة درجة حرارة الوصلة لـ IGBT4 وIGBT7 تحت نفس ظروف العمل. تظهر النتائج التجريبية أن درجة حرارة الوصلة لـ IGBT7 أقل من درجة حرارة IGBT4 في اختبار المقارنة بين ظروف الحمل المستمر عالي الطاقة وظروف تحميل قرص القصور الذاتي.

"

كأحدث جيل من إنفينيون IGBT منصة التكنولوجيا ، لطالما كان IGBT7 مصدر قلق للمهندسين من حيث مقارنة الأداء مع IGBT4. في هذا البحث ، من خلال اختبار FP35R12W2T4 و FP35R12W2T7 في نفس محرك سيرفو النظام الأساسي ، تم الحصول على مقارنة درجة حرارة الوصلة بين IGBT4 و IGBT7 في نفس ظروف العمل. أظهرت النتائج التجريبية أن درجة حرارة التقاطع لـ IGBT7 أقل من درجة حرارة IGBT4 في اختبار المقارنة بين ظروف تحميل الطاقة العالية المستمرة وظروف تحميل القرص بالقصور الذاتي.

يتميز نظام القيادة المؤازرة بسرعة استجابة عالية ، ومضاعفات الحمل الزائد ، والتصغير واتجاهات كثافة الطاقة العالية التي تضع متطلبات أكثر صرامة على أجهزة الطاقة. إن منتج Infineon النجمي IGBT7 ، مع انخفاض جهد التوصيل المنخفض للغاية ، و dv / dt القابل للتحكم ، ودرجة حرارة تقاطع الحمل الزائد 175 درجة مئوية ، يلبي تمامًا جميع احتياجات محركات الأقراص المؤازرة. طورت Infineon-Jingchuan-Maxim بشكل مشترك حلاً كاملاً لمحرك سيرفو يعتمد على IGBT7 ، والذي يمكن أن يزيد بشكل كبير من كثافة الطاقة. تستخدم شريحة القيادة محول Infineon الخالي من القلب 1EDI20I12MH. بسبب بنية السعة الفريدة لـ IGBT7 ، ليس من السهل إجراء التوصيل الطفيلي ، لذلك يمكن استخدام تصميم مصدر طاقة واحد ، مما يبسط تصميم محرك الأقراص إلى أقصى حد. تتبنى وحدة التحكم الرئيسية MCU XMC4700 / 4800 ، واكتشاف موضع المحرك يعتمد TLE5109 لتحقيق التحكم الدقيق في السرعة والموقع.

نموذج محرك سيرفو

مجلس الطاقة محرك سيرفو

لوحة التحكم في محرك سيرفو

لمقارنة أداء IGBT4 و IGBT7 في محركات الأقراص المؤازرة ، استخدمنا محركي سيرفو على نفس النظام الأساسي ، ومجهزان بـ FP35R12W2T4 و FP35R12W2T7 بنفس تخطيط PIN ، تحت نفس ظروف dv / dt (dv / dt = 5600V / لنا ) ، إجراء الاختبار.

لقد قمنا بتصميم مخططين نموذجيين لمقارنة ظروف العمل لمقارنة درجة حرارة التقاطع بين IGBT4 و IGBT7 في نفس ظروف العمل ، وهما اختبار مقارنة الحمل الثقيل المستمر واختبار مقارنة حمولة القصور الذاتي. يتم تضمين المزدوجة الحرارية في IGBT رقاقة في IGBT وحدة ليتم اختبارها، ودرجة حرارة تقاطع IGBT يمكن قراءة الشريحة مباشرة عن طريق توصيل المزدوجة الحرارية بأداة الحصول على البيانات.

اختبار مقارنة الحمل الثقيل المستمر

يتم استخدام محركين للتحميل ، ونظام المحرك قيد الاختبار يعمل في حالة كهربائية ، ونظام محرك التحميل يعمل في حالة توليد الطاقة ؛

يتم استخدام برامج التشغيل المستندة إلى IGBT4 و IGBT7 لقيادة المحرك قيد الاختبار ، ويكون تردد التبديل وإخراج التيار / طاقة المحركين متماثلين في كل مرة ؛

استخدم محلل الطاقة لاختبار طاقة الإدخال وطاقة الخرج لمحرك الأقراص ، وحساب خسارة محرك الأقراص وكفاءته.

منصة اختبار مقارنة حمولة كبيرة مستمرة

الشكل أدناه هو مقارنة درجة حرارة الوصلة بين IGBT4 و IGBT7 في ظل ظروف الحمل الثقيل المستمر.

يتضح من هذا أن فرق درجة حرارة التقاطع بين IGBT7 و IGBT4 هو 17 درجة مئوية تحت حمل تردد تبديل 8K لمدة 13 دقيقة. مع زيادة وقت التحميل ، لا يزال فرق درجة حرارة الوصلة في ارتفاع.

قمنا أيضًا بمقارنة ارتفاع درجة حرارة IGBT7 و IGBT4 تحت ترددات تبديل مختلفة ونفس طاقة الخرج (5.8 كيلو فولت أمبير) ، كما هو مسجل في الشكل التالي. المحور الأفقي هو تردد تبديل IGBT؛ المحور الرأسي على اليسار هو ارتفاع درجة حرارة NTC مقارنة بدرجة الحرارة الأولية. المحور الرأسي على اليمين هو فرق ارتفاع درجة الحرارة بين IGBT4 و IGBT7. مع زيادة تردد التبديل ، يصبح ارتفاع درجة حرارة NTC لـ IGBT7 و IGBT4 أكبر ؛ عند تردد التبديل 10K ، يكون ارتفاع درجة حرارة NTC لـ IGBT7 أقل بمقدار 19 درجة مئوية من ارتفاع IGBT4. تستطيع رؤيتها. نظرًا لأن IGBT7 يمكنه العمل عند درجة حرارة تقاطع أعلى ، فيمكنه تحقيق طاقة إنتاج أكبر وتحقيق تحويل في الطاقة.

اختبار مقارنة الحمل بالقصور الذاتي

يتم تحميل المحركين بـ IGBT4 و IGBT7 على التوالي ، والمحركات لها نفس حمل قرص القصور الذاتي ، والسرعة من 1500 دورة في الدقيقة إلى -1500 دورة في الدقيقة هي 250 ميلي ثانية ، ووقت التشغيل الثابت هو 1.2 ثانية. في ظل ظروف التشغيل الثابتة السرعة ، يكون تيار خرج الطور أقل من 0.5A ؛ لذلك ، فإن متوسط ​​القدرة في حالة الاختبار هذه صغير نسبيًا.

ظروف تبديد الحرارة للمحرك هي نفسها ، وتردد التبديل هو 8 كيلو هرتز.

منصة اختبار الحمل بالقصور الذاتي

شروط اختبار تحميل لوحة القصور الذاتي

يكون منحنى درجة حرارة الوصلة المقاسة كما يلي:

يمكن ملاحظة أن درجة حرارة التقاطع لـ IGBT7 أقل من درجة حرارة IGBT4 في ظل ظروف تشغيل التسارع والتباطؤ مع قرص القصور الذاتي. بعد 13 دقيقة من التشغيل ، لم يصل ارتفاع درجة حرارة السائق إلى حالة التوازن ، وكان فرق درجة حرارة الوصلة حوالي 7 درجات مئوية في هذا الوقت.

أخيرًا ، نقوم بعمل ملخص لهذا الجزء من الاختبار:

مع نفس طاقة الخرج ، يتم تقليل درجة حرارة تقاطع السائق باستخدام IGBT7 بشكل كبير ، مما يسمح بتقليل حجم المشتت الحراري ، بحيث يمكن تقليل حجم المحرك ؛
إذا تم استخدام نفس ظروف تبديد الحرارة ، يمكن لـ IGBT7 إنتاج المزيد من الطاقة وتحقيق تحول في الطاقة ؛
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يعمل IGBT7 عند درجة حرارة تقاطع أعلى ، لذلك يمكنه إنتاج المزيد من الطاقة.