智能功率模塊在工業(yè)電機(jī)控制中的應(yīng)用

在工業(yè)化國(guó)家，電機(jī)消耗的電力超過(guò)50％。這些電動(dòng)機(jī)中至少有80％是交流感應(yīng)電機(jī)（ACIM），平均能效僅44%。不斷上漲的電力成本正在緩慢推動(dòng)法規(guī)和準(zhǔn)則要求提高住宅和工業(yè)應(yīng)用中使用的電機(jī)能效。提高能效主要有兩個(gè)途徑：

1）使用智能電子控制更高效地驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電機(jī)

2） 從ACIM轉(zhuǎn)向永磁無(wú)刷直流（BLDC）電機(jī)

這兩個(gè)途徑都需要基于功率半導(dǎo)體的逆變器。在其核心，交流線路的三相電機(jī)逆變器包括以下電路塊：

EMI濾波器

輸入橋整流– 整流器

功率因數(shù)校正（PFC） – IGBT，碳化硅（SiC）二極管，MOSFET

逆變輸出橋– 智能功率模塊（IPM），IGBT

電流檢測(cè)– 電流檢測(cè)放大器，運(yùn)算放大器（運(yùn)放）

高壓離線電源– 功率因數(shù)控制器

術(shù)語(yǔ)“工業(yè)電機(jī)控制”涵蓋廣泛的終端應(yīng)用、環(huán)境和最終的規(guī)格。該框圖代表由交流線路供電的中功率電機(jī)控制的最大部分，所連接的電機(jī)功率范圍為0至7.5馬力（hp）。在這些功率水平下，取決于安裝位置，交流輸入電壓通常為120至460 VAC。一些位置將具有單相電源，而其他位置將提供三相連接。為了滿足這些多樣化的應(yīng)用條件，電機(jī)控制設(shè)計(jì)人員必須可以選擇同樣多樣化的功率半導(dǎo)體和相關(guān)支援。安森美半導(dǎo)體擁有廣泛的產(chǎn)品陣容，提供數(shù)百至數(shù)千種可行的方案，可根據(jù)目標(biāo)規(guī)格用于各種不同模塊中。這包括我們的電機(jī)專用功率硅產(chǎn)品線，這些產(chǎn)品因性能、可靠性、靈活性和高性價(jià)比的設(shè)計(jì)而聞名整個(gè)行業(yè)。

安森美半導(dǎo)體除了具有寬廣的產(chǎn)品陣容，還提供完整的系統(tǒng)方案，采用交流線路供電的三相電機(jī)逆變器。智能功率模塊（IPM）提供集成驅(qū)動(dòng)電路的三相逆變器，采用熱優(yōu)化的封裝，額定功率范圍為50W 至 10kW。 IPM是高度集成的半導(dǎo)體模塊，等效于上述功率半導(dǎo)體及許多無(wú)源分立器件。

無(wú)論如何，1個(gè)典型的IPM可取代45至100個(gè)分立器件。它們被設(shè)計(jì)為具有容錯(cuò)能力、PCB易用、與散熱器兼容，且易于與控制器IC接口。此外，它們從熱接口到散熱器內(nèi)置》 = 2kV的隔離。這些高密度模塊是理想的低電磁干擾（EMI）方案，符合嚴(yán)格的安全法規(guī)。 IPM是10 hp以下工業(yè)電機(jī)控制的首選方案。功率集成模塊（PIM），功率從10 hp到》 100 hp。重要的是不要混淆三相電機(jī)的輸出與交流線路輸入電源的相數(shù)。它們是不相干的。大多數(shù)由變頻電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)的工業(yè)電機(jī)都采用三相繞組。我們的IPM專為驅(qū)動(dòng)各種類型的三相電機(jī)而設(shè)計(jì)：交流感應(yīng)電機(jī)（ACIM）、無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）、無(wú)刷交流電機(jī)（BLAC）和永磁同步電機(jī)（PMSM）是最受歡迎的。除了用于三相電機(jī)（ACIM、BLDC、BLAC、PMSM等）的功率半導(dǎo)體方案之外，我們還提供完整的永磁直流（PMDC）電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)方案。

電流和電壓檢測(cè)是所有工業(yè)電機(jī)控制的核心。為了確保以適當(dāng)?shù)拈g隔為每個(gè)電機(jī)繞組提供電流，高精度、零漂移運(yùn)算放大器產(chǎn)品陣容提供高性價(jià)比且可靠的產(chǎn)品，以監(jiān)測(cè)并向微控制器報(bào)告相位電流，從而確定下一個(gè)逆變器點(diǎn)火支路。

審核編輯：郭婷