что такое силовая сборка

ЭлектроСтройМонтаж

Сборка силовых щитов (ЩС)

Основная функция любого силового щита заключается в обеспечении, качественного, безопасного и бесперебойного или быстро-восстанавливаемого электроснабжения соответствующему потребителю электроэнергии.

Щит силовой (ЩС) — это общее понятие. В зависимости от конкретного назначения различают:

По способу расположения делят:

По материалу изготовления — на металлические и пластиковые. Сертифицированные устройства изготавливаются и монтируются в соответствии с существующей нормативной базой, с соблюдением требований пожарной и электробезопасности. Они не должны допускать утечек, перегрузок и замыканий.

Производство и установка щитов освещения (ЩО), щитов квартирных (ЩК), щитов распределительных (ЩР)

Монтаж ЩС (силового щита) производиться в такой последовательности. Вначале устанавливается и закрепляется само изделие. Затем через места, предусмотренные конструкцией, вводятся входящие и исходящие кабели для токов повышенных частот, после чего монтируется входной выключатель, к которому подключаются провода входной цепи. А далее, в соответствии со спецификацией устанавливаются все необходимые приборы и приспособления, к клеммам которых подключаются соответствующие проводники. Подключение ЩС может осуществляться с использованием систем заземления TN-C-S или TN-S.

Для монтажа ЩР (распределительного щита) используются как основные элементы, такие как, нулевая шина, колодка заземления, рейка для подключения автоматов, так и дополнительные: защита отключения, прибор учета электроэнергии, измерители, и др.

Функции и особенности щита освещения (ЩО)

Установка ЩО (щитов освещения) проводится для защиты отходящих линий в осветительных сетях, приема и распределения энергетических потоков. Их назначением является коммутация осветительных цепей с использованием токов повышенных частот, управление различными бытовыми и производственными осветителями, включая аварийное и уличное освещение. В состав таких изделий могут входить не только пускозащитные механизмы включения-переключения, но и датчики движения, обеспечивающие включение иллюминации при приближении человека или фотореле, благодаря которым можно включать иллюминацию в зависимости от степени естественной освещенности, различные программируемые устройства, расширяющие возможности по управлению осветительными приборами. При необходимости в состав ЩО может быть включен трансформатор либо выключатель питания может быть выведен на щитовую дверь, если этого потребует заказчик.

Щит квартирный (ЩК)

Квартирные электрощитки (ЩК) предназначены для выполнения 3-х основных функций. Во-первых, это учетная функция, во-вторых, они призваны защищать бытовую технику от перепадов напряжения во входящей сети, в-третьих, они должны обеспечить безопасность человеку, который пользуется электроприборами. ЩК — это комплексное устройство, благодаря которому организована подача электропитания и на осветители, и на цепитока повышенной мощности.

Электрический распределительный квартирный щит (ЩКР) обычно бывает либо навесного типа, либо крепится в специальных нишах, заранее подготовленных. Местом расположения таких изделий являются лестничные клетки многоэтажных домов или непосредственно квартиры покупателей электрической энергии. ЩКР, как правило, содержит регистратор (счетчик) электроэнергии, защиту отключения и автоматы-выключатели, количество которых зависит от схемы разводки электросети.

Компания «ЭлектроСтройМонтаж» предлагает услуги по сборке и монтажу электрощитового оборудования в городе Рязани, Рязанской области и близлежащих регионах.

Источник

Силовые сборки фирмы Infineon

Андрей Копылов

Введение

За последние годы среди разработчиков устройств силовой электроники стали очень популярными силовые сборки — интегрированные системные решения от производителей силовых полупроводниковых приборов (далее — п/п приборы) на основе собственной силовой элементной базы.

Infineon Technologies AG (Германия) является одной из мировых лидирующих компаний, которая предлагает такие силовые сборки. В общем понимании фирмы Infineon силовая сборка — это функционально-незаконченная реализация преобразователя: силовая часть без системы управления.

Силовые сборки производства фирмы Infineon подразделяются на три больших основных семейства:

Силовым сборкам фирмы Infineon и будет посвящен цикл наших материалов.

В данной статье будет рассмотрено и рассказано о семействе PrimeSTACK.

Силовые сборки семейства PrimeSTACK

Общее понятие о силовой сборке PrimeSATCK

Силовые сборки серии PrimeSTACK — это силовые IGBT-сборки фирмы Infineon, которые конструктивно представляют собой устройства силовой электроники, спроектированные по модульному принципу (рис. 1). Их основа — стандартные компоненты, которые можно добавлять или удалять в соответствии с техническими требованиями, предъявляемыми к силовой сборке. Серия силовых IGBT-сборок PrimeSTACK охватывает очень широкий диапазон возможных реализаций решений и исполнений: от простых однофазных преобразователей мощностью несколько кВт до мегаваттных четырехквадрантных трехфазных преобразователей с радиаторами водяного охлаждения и сложным комплексом логики управления и защиты.

Рис. 1. Модульный принцип построения IGBT-сборок серии PrimeSTACK

Функциональные возможности и топологии силовых IGBT-сборок PrimeSTACK Силовая часть IGBT-сборки PrimeSTACK реализуется на основе силовых IGBT-модулей фирмы Infineon с шириной корпуса 62 мм и рабочими классами напряжения 600, 1200 и 1700 В. IGBT-сборки PrimeSTACK четко классифицируются по мощности и топологии электрической цепи силовой части. При выходных номинальных токах до 1600 А на одну силовую IGBT-сборку и указанных классах напряжения доступны следующие варианты топологий силовых частей IGBT-сборок PrimeSTACK:

Рис. 2. Электрическая схема традиционного полумоста

Рис. 3. Электрическая схема однофазного полного моста (Н-мост)

Могут быть получены две совершенно разных топологии:

1. 2 или 4 силовых IGBT-модуля в одной силовой IGBT-сборке, каждый из которых будет работать как отдельный полумост или как отдельные полумосты из двух параллельно-включенных IGBT-модулей.

2. 2 отдельных IGBT-сборки, каждая из которых будет работать как полумост, а вместе — как однофазный полный мост.

Рис. 4. Электрическая схема 3-фазного полного моста(инвертора)без чоппера

Могут быть получены две отдельных топологии:

1. Одна силовая IGBT-сборка будет содержать в себе 3 силовых IGBT-модуля, каждый из которых будет работать как полумост.

2. 3 отдельных силовых IGBT-сборки, каждая из которых будет работать как полумост. При необходимости каждая из них может содержать 2, 3 или 4 параллельно-включенных силовых IGBT-модуля.

Рис. 5. Электрические схемы чопперов: а) нижний чоппер; б) верхний чоппер

Для чопперных электрических цепей с большой токовой нагрузкой по отдельному заказу в конструктивном объеме одной IGBT-сборки может быть выполнена топология из 2, 3 или 4 параллельно-включенных между собой силовых чопперных IGBT-модулей.

Силовая часть IGBT-сборок PrimeSTACK управляется от внешней микропроцессорной системы управления через встроенный в IGBT-сборку электронный блок на основе IGBT-драйверов фирмы Infineon серии EiceDRIVER. Вся внутренняя драйверная электроника IGBT-сборок настраивается в соответствии с выбранной топологией силовой части сборки и используемыми модификациями силовых IGBT-модулей (рис. 8).

Рис. 8. Внешний вид силовой IGBT-сборки PrimeSTACK и ее функциональная блок-схема

Силовые IGBT-сборки PrimeSTACK имеют целый ряд функций защиты. Важно отметить, что в IGBT-сборках этого семейства, помимо стандартных (по умолчанию) функций защиты, по отдельному заказу могут быть реализованы дополнительные специальные функции защиты, исходя из конкретного практического применения IGBT-сборки. В реальном масштабе времени измеряются, отслеживаются и безопасно передаются на соответствующие интерфейсы силовой IGBT-сборки в виде сигналов аналогового напряжения следующие физические параметры:

Охлаждение силовых IGBT-сборок PrimeSTACK осуществляется с помощью радиаторов. В стандартном варианте исполнения это будет воздушный радиатор с принудительным охлаждением, а в специальном исполнении под заказ это может быть, например, радиатор водяного охлаждения.

Силовые шины звена постоянного тока для IGBT-сборок PrimeSTACK проектируются, исходя из соображений компактности и гарантированной надежности по электрическим и тепловым параметрам (рис. 6). В целом в состав узла звена постоянного тока IGBT-сборки входят:

Рис. 6. PrimeSTACK с дополнительной установкой компонентов звена постоянного тока

Если мощности одной IGBT-сборки Prime-STACK не хватает для реализации проекта, то можно применить параллельное соединение нескольких силовых IGBT-сборок данной серии со звеном постоянного тока (или без него) по принципу модульного набора мощности. В специальных проектах для параллельного соединения IGBT-сборок могут быть предложены специальные интерфейсы и шины постоянного тока для соединения соответствующих частей силовых IGBT-сборок (рис. 9).

Рис. 9. Пример реализации системного решения из IGBT-сборок PrimeSTACK

Разновидности компоновок силовых IGBT-сборок PrimeSTACK В зависимости от того, какие технические требования предъявляются заказчиками к силовым IGBT-сборкам PrimeSTACK, их удобно разделить на три вида:

Каждый из указанных видов силовых IGBT-сборок PrimeSTACK состоит из комплектующих, которые для их изготовителей являются стан-дартными продуктами. Так как эти IGBT-сборки составляются по модульному принципу, то необходимые детали могут быть не установлены или добавлены в сборку. IGBT-сборки PrimeSTACK могут иметь общепромышленное или транспортное (тяговое) исполнение. Если исполнение IGBT-сборки не оговорено специальным образом, то она будет предназначена для обычного общепромышленного применения.

PrimeSTACK и его компоненты

Каждый PrimeSTACK состоит из трех элементарных частей:

1. Управляющая часть (PrimeSTACK Basic) со встроенной логикой защиты. Главными электронными компонентами управляющей части являются IGBT-драйверы серии EiceDRIVER производства Infineon. Они частично берут на себя функции логики защиты силовой IGBT-сборки (рис. 7, 8).

Рис. 7. Внешний вид IGBT-драйверов фирмы Infineon серии EiceDRIVER

2. Силовые IGBT-модули (PrimeSTACK Basic addon). Каждая силовая IGBT-сборка PrimeSTACK всегда содержит только 2, 3 или 4 силовых IGBT-модуля. Устанавливаемые в IGBT-сборку силовые IGBT-модули — это только силовые IGBT-модули собственного производства Infineon в корпусе с шириной 62 мм и конфигурацией «полумост». Окончательная топология электрической цепи силовой IGBT-сборки будет определена схемой соединения отдель-ных силовых IGBT-модулей. 3. Радиаторы (PrimeSTACK Basic add-on). Как правило, силовые IGBT-сборки PrimeSTACK снабжаются воздушными радиаторами или радиаторами водяного охлаждения.

На рис. 1 показан пример стандартной IGBT-сборки PrimeSTACK, состоящей из драйверной части со встроенной логикой защиты, трех си-ловых полумостовых IGBT-модулей с шириной корпуса 62 мм и стандартного радиатора с принудительным воздушным охлаждением. Конкретное практическое применение этой силовой IGBT-сборки определит в дальнейшем, например, схему соединения силовых IGBT-модулей внутри сборки, а также дополнительные функции защиты, наличие оптического интерфейса в управляющей цепи и необходимость других вспомогательных электрических цепей.

Описание PrimeSTACK IPM

Силовая IGBT-сборка PrimeSTACK IPM — это силовая IGBT-сборка PrimeSTACK, но только без радиатора (IPM означает «интеллектуальный силовой модуль»). Цель предложения такого вида IGBT-сборки — предоставить заказчику гибкость в выборе и применении радиатора, который будет максимально эффективен в конкретном проекте. В этом случае заказчику предлагается самостоятельно осуществить монтаж IGBT-сборки на радиатор в соответствии с определенной методикой и порядком (фирма Infineon предоставляет рекомендации по монтажу в виде соответствующего Application Note).

Описание PrimeSTACK System

Силовые IGBT-сборки PrimeSTACK System— это вершина всех возможностей семейства си-ловых IGBT-сборок PrimeSTACK, так как в этом виде IGBT-сборок максимально учитываются и реализуются все дополнительные технические требования заказчиков, такие как конструктивное исполнение шины постоянного тока и/или наличие параллельного интерфейса для организации параллельной работы нескольких си-ловых IGBT-сборок PrimeSTACK.

На рис. 9 показана система, состоящая из трех отдельных силовых IGBT-сборок PrimeSTACK, в каждой из которых установлено: по 2 силовых полумостовых IGBT-модуля, радиатор, драй-верная часть с необходимой логикой защиты и отслеживания значений определенных физических параметров, силовая шина постоянного тока. Соединенные вместе силовые IGBT-сборки будут представлять собой мощный 3-фазный инверторный мост с точно совпадающими по характеристикам компонентами.

Краткие технические характеристики силовых IGBT-сборок PrimeSTACK

Характеристики IGBT-драйверной части на основе IGBT-драйверов EiceDRIVER:

Характеристики IGBT-сборки PrimeSTACK в целом:

Основные области применения силовых IGBT-сборок PrimeSTACK

В соответствии с европейским электротехническим стандартом IEC 61800-5-1 IGBT-сборки PrimeSTACK являются «преобразовательной частью» основного блока электроприводных систем (BDM). Все возможные разновидности си-ловых IGBT-сборок PrimeSTACK (PrimeSTACK, PrimeSTACK IPM и PrimeSTACK System) имеют конструктивное исполнение в виде открытой рамы, поэтому их класс защиты — IP00. Они должны быть дополнительно установлены в защищенные шкафы. Для работоспособности IGBT-сборок пользователь должен снабдить электротехническую установку, куда установлены IGBT-сборки, необходимым набором автоматики и контроллеров. Следует помнить, что в стандартной комплектации IGBT-сборки поставляются с воздушным радиатором без вентилятора, поэтому в шкафу управления должна быть предусмотрена вентиляция его составных компонентов.

IGBT-сборки PrimeSTACK являются универсальной продукцией, которая находит широкое применение в следующих областях:

Система типообозначения силовых IGBT-сборок PrimeSTACK

Типообозначение является уникальным именем для каждого варианта исполнения и компоновки силовой IGBT-сборки PrimeSTACK. Оно содержит зашифрованную информацию об основных электрических и механических характеристиках силовой IGBT-сборки. Различают два вида типообо-значений для силовых IGBT-сборок PrimeSTACK:

Все данные в типообозначении IGBT-сборок перечисляются всплошную, без пробелов (табл. 1). Для удобной и лучшей читабельности типа IGBT-сборок в типообозначение включен дефис, кото-рый отделяет данные об основных электрических параметрах IGBT-сборки от дополнительной информации по ее техническим характеристикам. Данные о специфических заказных узлах IGBT-сборки указываются отдельной последовательностью из букв и цифр в конце типа с присвоением специального заказного номера.

Таблица 1. Расшифровка типообозначений силовых IGBT-сборок PrimeSTACK

Рассмотрим расшифровку типообозначения силовой IGBT-сборки PrimeSTACK, имеющей тип 2PS0600R12DLC-3G и в которую установлены некоторые дополнительные детали. Эта IGBT-сборка с общей полумостовой топологией состоит из трех силовых полумостовых IGBT-модулей, включенных между собой параллельно, и воздушного радиатора с принудительным охлаждением. Силовые IGBT-модули имеют номинальный ток 600 А и изготовлены на основе IGBT-кристаллов 2-го поколения.

Каждый разработанный вариант силовой IGBT-сборки PrimeSTACK сопровождается отдельной технической спецификацией, где можно посмотреть подробные электрические и механические параметры IGBT-сборки.

Типоразмеры силовых IGBT-сборок PrimeSTACK

Понятие «типоразмер» для IGBT-сборок PrimeSTACK несет в себе ориентировочную информацию о механических размерах силовой IGBT-сборки в трех измерениях. Все возможные размеры IGBT-сборок PrimeSTACK базируются на трех основных типоразмерах: «C2», «C3» и «C4». Цифра, идущая за буквой «С», означает количество силовых IGBT-модулей, установленных в IGBT-сборку. То же самое число, как было рассмотрено выше, указывается в типе IGBT-сборки после дефиса.

Электрически и механически соединяя основные одинаковые типоразмеры IGBT-сборок, можно получить следующие вариации по типоразмерам (табл. 2).

Таблица 2. Возможные комбинации систем из одинаковых типоразмеров, взаимосвязь типоразмеров с топологиями и токовыми номиналами IGBT-сборок PrimeSTACK

Примечание. Для силовых IGBT-сборок серии PrimeSTACK со стандартными воздушными радиаторами справедливы следующие значения размеров для типоразмеров (ДхШхВ — длина, ширина и высота соответственно): «C2» — 200·216·90 мм; «C3» — 280·216·90 мм; «С4» — 360·216·90 мм.

Обзор номенклатуры выпускаемых IGBT-сборок PrimeSTACK В таблицах 3-5 указаны типы существующих и доступных для заказа силовых IGBT-сборок семейства PrimeSTACK:

Таблица 3. Номенклатура выпускаемых IGBT-сборок семейства PrimeSTACK на 600 В

600 В, IGBT-кристаллы KE3

Таблица 4. Номенклатура выпускаемых IGBT-сборок семейства PrimeSTACK на 1200 В

Таблица 5. Номенклатура выпускаемых IGBT-сборок семейства PrimeSTACK на 1700 В

В заключение отметим еще раз основные технические особенности силовых IGBT-сборок семейства PrimeSTACK:

Источник