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用于控制变速电动机的功率模块

专题报道中国仪表网2008年06月12日 09:21人气:517

    从传统的固定转速马达转换到变速马达可以节省能耗30%之多。但这种设计的难度较大,虽已经出现了几种方案来降低此类项目的数字设计工作难度,但是设计人员仍需要集成模块和相关的设计工具来促进功率级的设计。   
  
    为了使低成本变速马达控制器成为可能,元器件供应商设法通过简化设计和降低结构复杂度来减少变速控制器的成本。例如,已经出现了几种数字信号控制平台,它们结合了DSP和集成PWM和马达控制外围设备的RISC处理器。这些平台可运行第三方或者自行开发的马达控制算法。 
    
    同时,也存在其他的解决方案,可直接用硬件实现马达控制算法,这样能消除软件开发和集成难题,也加速了算法的执行速度,进而增强了对转矩和速度的控制。  
   
    无论倾向于哪种方案,数字控制的难题现在都可以很快地解决掉。但是,还存在设计和集成功率级的障碍。设计一个合适的逆变器、门驱动电路以及相关的保护电路需要丰富的功率电子设计经验。 
    集成功率模块     
    集成功率模块(IPM)将前面提到的所有元件组合到一个单元中,减少了设计时间并带来附加好处,包括元件数量的减少和可靠性的增加。     

    IPM吸收了许多工程成果,这些成果都与动作控制应用中采用的复杂功率系统设计相关。例如,门阻抗针对较低的EMI噪声和功率损失进行了预优化,并集成了阴极负载二极管和电阻来驱动高压侧IGBT。     

    通过最小化寄生效应导致的损耗并最大化热性能,内置过电流保护和高温保护,驱动布局的难题也得到了处理。工程师只需要为应用选择合适的IPM即可。   
  
    不过,这些工作也是十分艰巨的。IPM在系统中的性能取决于许多与应用有关的参数,比如开关频率、调变指数以及模块外壳温度。数据单提供了一些指导,但是通常是对标准工作情况而言。设计人员需要额外的帮助来预测其在特定应用中的性能。    
 
    为了选择合适的IPM,工程师从应用的相关信息出发。例如,考虑一个均方根相电流为3A,开关频率为16kHz下工作的洗衣机控制器,其总线电压是直流320V。如果希望增强的可靠性成为最终产品的卖点,那么可以将指定的最大结温度设定为远低于模块供应商所推荐的限制温度,比如125℃。 
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