PDF《大功率两单元 MPD 系列 IGBT 模块》

1 示出采用 MPD 模 块的成套装置袁该装置采用 风冷散热遥 实际上袁MPD 模 块的内部设计特别适合采 用水冷系统遥 由于 IGBT 和FWDi 硅片的布局使得冷却 液体的管道可以毫无障碍 地安装到 MPD 基板的固定孔袁从而简化了水冷散热 器的设计遥

3 MPD 的结构特征 图2给出了额 定值 为1400A/1200V 的MPD IGBT 的实物照片遥 与传统 IGBT 模块相比袁MPD 模块 具有若干易于使用的结构 特征遥 图3示出台阶式 MPD 直流端子的视图袁可 见袁MPD 左侧的直流端子处在不同高度上遥 这种台 阶式结构能够使得直流端子直接安装到分层的叠层 直流母线板上袁 从而避免了为将母线板连接到直流 端子而增加的折弯遥 而且袁直 流输入端子和交流输出端子被布置在 MPD 模块相对的两边袁这可以简化模块和 功率电路的连接遥 另外袁 直流端子的设计可满足与直流母线板低 电感连接的需求袁 从而降低 IGBT 关断引起的过电 压尖峰遥 这可以通过平行的铜板或者铝板来实现袁 中间用绝缘片来绝缘遥 这种设计在短路时具有非常 好的性能袁能够使功率器件在限定的 SCSOA渊短路 安全工作区冤范围内工作遥 为了降低 MPD 模块的安装成本和资源袁在此特 别提一下模块的安装配置遥 考虑到客户的成套装配 线可能只有有限的安装工具袁 因此袁MPD 模块安装 到散热器和连接功率端子都采用 M6 号螺钉遥 由多 个M6 螺钉构成的功率端子连接接触电阻小袁 还能 够保证连接的可靠性和抗振动性遥 而且袁 采用内置 的平面螺母袁其接触面积大约是标准螺母的两倍袁可 以进一步降低主端子连接的接触电阻遥 栅极驱动信号连接用的接插件具有自锁功能袁 能够快速又可靠地将模块连接到驱动板遥 这种接插 件的抗振动性能比 EN60068-2-6 标准所规定的更 高袁且该接插件很容易从广濑电机公司购买到遥 内部寄生电感是 IGBT 模块很关键的参数袁它 由模块制造商决定遥 三菱电机采用改进的叠层母线 板结构技术成功地将内部寄生电感减小到 16nH遥从 图4可以看到减小寄生电感对于降低过电压尖峰的 作用遥 寄生电感的减小还可以进一步降低吸收电容 的容量和成本袁从而降低了最终系统的总成本遥 在诸如风力发电的应用中袁 功率模块的功率循 环能力是一个非常重要的指标遥 由于 NF 系列模块 和MPD 模块采用了新的硅片技术袁因而在这一方面 得到了显著的提高遥 图5示出在相同条件下对 MPD 与以前的 F 系列 和H系列 IGBT 模块的功率循环 能力比较遥 除了所描述的 MPD 模块 创新的结构外袁 还需要强调的是其所采用的 IGBT 和FWDi 硅片技术成就了模块 卓越的散热性能和电气特性遥 这些性能的改善带来 了逆变器在功耗尧 散热成本尧PCB 空间和 MPD 安全 工作所需资源的显著降低遥

4 结论最近开发的

3 种MPD IGBT 模块袁 其额定值为 1400A/1200V袁900A/1200V 和1000A/1700V袁无需并 联即可应用于大功率系统中袁如大功率 UPS尧风力发 电以及大功率交流变频器中遥 总的来说袁MPD 模块 通过采用改进的硅片技术显著地降低了功耗并改善 了电气特性和散热性能袁 正在引导着更多有成本效 益的逆变器设计遥此外袁改良的 MPD 结构袁如多孔端 子尧同样大小的连接孔和装配孔尧易于使用的栅极接 插件端子尧台阶式的直流端子结构袁这些都会对客户 产生更大的吸引力遥 渊该文由三菱电机机电渊上海冤有限公司半导体事业部负 责编译冤 图2MPD 模块的实物照片 渊尺寸 150伊166mm冤图4减小 MPD 内部电感对过电压尖峰的影响 图5MPD 的功率循环能力 图1应用 MPD 模块的 成套装置 图3与直流母线板相连接的模块端子 102