Силовая ячейка «ЯСОН»

Ячейка предназначена для построения силовых преобразователей, таких как:

  • преобразователи частоты;
  • выпрямители;
  • инверторы;
  • ШИМ-регуляторы (DC/DC преобразователи)

Ячейка позволяет реализовать мостовое и раздельное управление транзисторами.

Ячейка объединяет и обеспечивает управление тремя полупроводниковыми сборками (модулями), состоящие из двух IGBT транзисторов и двух встречных диодов, соединенные по схеме «полумост», габаритных размеров 152*62*17(мм) с максимальным напряжением до 1700 В и номинальным током до 600 А.

Климатическое исполнение изделия «УХЛ» (для эксплуатации в умеренном и холодном климате) и категория размещения «4» (для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями) по ГОСТ 15150.

Силовые ключи получают управление от платы драйвера. Плата драйвера обеспечивает:

  • раздельное или совместное управление силовыми ключами
  • обеспечение гарантированной минимальной задержки включения каналов полумостовой схемы по условиям заказчика (базовое мертвое время tIDT= 8 мкс);
  • блокировку работы ключей в случае возникновения ошибки. Восстановление ключей производится по прерыванию сигналов управления в течение заданного времени по условиям заказчика (базовое время задержки tDEL= 2 мс);
  • быстродействующую защиту силовых ключей при возникновении аварийных ситуаций с временем отключения не более 15 мкс;
  • обеспечение «мягкого» включения и отключения силовых приборов, для исключения импульсных перенапряжений;
  • контроль напряжения питания драйверов транзисторов, нижний порог срабатывания защиты +13,7 В. Порог отключения защиты +14,5 В;
  • контроль температуры силовых ключей;
  • передачу информации о состоянии драйвера и причину возникшей ошибки на систему управления;
  • гальваническое разделение сигнальных цепей силовых приборов и системы управления.

Аварийные ситуации, блокирующие работу ключей (быстродействующая прямая защита):

  • превышение максимального тока ключа;
  • превышение напряжения шины DC.

Испытания ячейки:

100% испытание изделий в режимах холостого хода, номинальной нагрузки и внезапного КЗ при напряжении шины DC 820 В.

Проверки:

  • Функционирования ячейки
  • Измерение потерь мощности в ячейке
  • Измерение характеристик системы защиты 

Диаграммы результатов испытаний:

Потери холостого хода в ячейках с транзисторами на 450 А и 600 А:
 

Эпюры тока и напряжения при испытании на короткое замыкание:

UDC – напряжение шины DC (200 В/дел);

IVT – ток транзистора (800 А/дел);

UHLT – сигнал ошибки на плате драйвера (2 В/дел). 

Потери при номинальном токе с транзисторами на 600 А, распределение по фазам:

Основная техническая информация о силовой ячейке.

Модельный ряд: 100 кВт, 200кВт, 400 кВт.

Технические характеристики ячейки 200 кВт:

Абсолютные номинальные значения

Pmax

Полная мощность ячейки

200 кВт

IDC

Номинальный ток шины DC

250А

VDC

Номинальное напряжение шины DC

800В

IAC

Номинальный ток шины AC

310А

UAC

Номинальное напряжение шины AC

380В

tDT

Установленное мертвое время

8 мкс

Абсолютные максимальные значения

VDC MAX

Максимальное напряжение шины DC

950В

IAC MAX

Максимальный ток шины AC (действующий)

350А

tVT MAX

Максимальная температура транзисторного модуля

100˚С

fPWM MAX

Максимальная частота ШИМ

5 кГц

 

Основные технические характеристики

Эффективность

Не менее

95%

Тепловые потери

При номинальном токе АС и частоте ШИМ

 2 кГц, не более

2 кВт

Условия эксплуатации

Климатическое исполнение

 

УХЛ4

IP

Уровень влаго- и пылезащиты

IP10

Охлаждение

 

Вода

pW MAX

Максимальное давление воды в контуре охлаждения

106

tW MAX

Максимальная температура воды в контуре охлаждения

40

Высота

Над уровнем моря, не более

1000

Интерфейс

Управление

К ячейке

Оптика, Broadcom

Сигнал ошибки

От ячейки

Оптика, Broadcom

Сигналы с датчиков

Электрические аналоговые

Токовые,

 0-20 мА

Конструктивные характеристики

Габариты изделия

 

475 х 440 х 210

Масса изделия

Не более

16,5

Назначение разъемов на передней панели ячейки

XT1

ПИН

Назначение

1

Цифровое питание 24V+

2

Цифровое питание 24V-

3

Полевое питание 24V+

4

Полевое питание 24V-

5

Заземление

Разъем питания постоянного тока

XT2

ПИН

Назначение

1

UDC +

2

UDC -

3

IAC1 +

4

IAC1 -

5

IAC2 +

6

IAC2 -

7

IAC3 +

8

IAC3 -

9

N/C

Разъем выходных аналоговых токовых сигналов с датчиков 0-20мА по ГОСТ 26.011-80

XS1-XS8

ПИН

Назначение

A1

Приемник сигнала Top1

A2

Приемник сигнала Top2

A3

Приемник сигнала Top2

B1

Приемник сигнала Bot1

B2

Приемник сигнала Bot2

B3

Приемник сигнала Bot3

H-C

Передатчик сигнала кода ошибки

HLT

Передатчик тактового сигнала, сигнализатор наличия ошибки

Разъемы оптические серии HFBR-0500

Особенности конструкции:

  • Исполнение с жидкостным (вода, антифриз) и воздушным охлаждением;
  • Применение IGBT ключей;
  • Использование оптического интерфейса управления;
  • Расширенная система защит.

Ячейка обеспечивает защиту от следующих аварийных режимов работы:

  • Короткое замыкание в цепи нагрузки AC – при критическом возрастании тока в цепи АС более чем на 120% от номинального тока (см. рис. 1);
  • Превышение падение напряжения на отрытом ключе (более 8 В, см. рис. 2);
  • Превышение напряжение в шине DC;
  • Превышение температуры силовых ключей;
  • Отказ драйвера, либо IGBT модуля.