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Power-Module

DIPIPM+-Modul-Baureihe für Kompakt-Umrichter

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Anbieter zum Thema

Mitsubishi Electric Europe B.V. Semiconductor - European Business Group
RECOM Power GmbH
Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Betrachtungen zur Reduktion der Materialkosten

Nun sollen sechs Szenarien (A bis F) zur Reduzierung von Materialkosten durch den Einsatz des DIPIPM+ skizziert werden.

Fall A: Nur eine externe +15-V-Spannungsquelle wird benötigt, aus welcher der HVIC über integrierte Bootstrap-Dioden und -Widerstände versorgt wird. Da der Mikrocontroller auf n-Potenzial des DC-Zwischenkreises arbeitet und die p-seitigen IGBT über Level-Shifter im HVIC ansteuert werden, ist keine galvanische Isolierung zwischen Hochvolt- und dem Niedervolt-Ansteuerung im Umrichters notwendig. So können die Kosten für separate, galvanisch isolierte +15-V-Spannungquellen und Signalisolierung für jeden einzelnen IGBT-Kanal vermieden werden.

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Nur drei Bootstrap-Kondensatoren müssen auf der Leiterplatte hinzugefügt werden, um die Ansteuerleistung für die p-seitigen IGBTs bereitzustellen. Unter Verwendung dieser Technologie muss die sichere galvanische Trennung an der Mensch-Maschine-Schnittstelle (d.h. zwischen dem Bedien-Interface und dem Umrichter-Leistungsteil) vorgenommen werden. Das ist kostengünstiger als dies für jeden einzelnen IGBT-Kanal separat durchzuführen.

Fall B: Zur Realisierung einer Vektor-Control-PWM müssen die Momentan-Werte des Phasenstroms im Umrichter-Ausgang erfasst werden. Dies kann kostengünstig durch Emitter-Shunts in jeder Phase erfolgen, indem man die offenen n-seitigen Emitter des DIPIPM+ benutzt. Diese Shunt-Signale lassen sich darüber hinaus auch verwendet, um den Kurzschluss-Schutz des DIPIPM+ auszulösen (Bild 7). Das Verwenden der Emitter-Shunts vermeidet höhere Kosten für einzelne AC-Stromsensoren in jeder Ausgangsphase des Umrichters.

Fall C: Neue Umrichter-Geräte müssen den EMV-Anforderungen gemäß EN61800-3 genügen. Zu diesem Zweck werden entweder externe oder Umrichter-integrierte EMV-Filter benutzt. Die Kostenreduzierung dieses EMV-Filters ist ein effizienter Weg, die gesamten Kosten des Umrichter-Systems zu minimieren.

Bild 8 zeigt den Vergleich der Störemission des DIPIPM+ im Vergleich zur vorherigen IPM-Generation (Version 4 DIPIPM) im realen Umrichter-Betrieb. Aufgrund der reduzierten Störabstrahlung des neuen DIPIPM+ kann eine beachtliche Reduzierung des EMV-Filteraufwands erreicht werden.

Fall D: Die wohlüberlegte Pin-Belegung des DIPIPM+ gestattet die niederinduktive Kopplung des Zwischenkreiskondensators mittels einer DC-Sandwich-Struktur. Zudem ermöglicht die Pin-Belegung des Dual-Inline-Gehäuses eine einfache räumliche Trennung der Signal- und Leistungsanschlüsse auf der Leiterplatte (Bild 9) und somit ein kompaktes und damit kostengünstiges Leiterplatten-Design.

Fall E: Das Gehäuse des DIPIPM+ ist für alle Modul-Nennströme zwischen 5 und 35 A/1200 V gleich. Durch diesen weiten Strombereich im gleichen Dual-Inline Gehäuse ist es möglich, die gleiche Leiterplatte für verschiedene Umrichter-Leistungen einzusetzen. Die dadurch erreichbare Reduzierung der Vielfalt an Leiterplatten- bzw. Umrichter-Baugrößen eröffnet eine weitere Möglichkeit, die Materialkosten zu minimieren.

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