智能電網(wǎng)
發(fā)電端功能:風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。
優(yōu)勢:實現(xiàn)新能源發(fā)電與電網(wǎng)的高效連接和穩(wěn)定輸出。
輸電端功能:特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)需要大量使用IGBT等功率器件。
優(yōu)勢:提供高效、可靠的電力轉(zhuǎn)換,提升電網(wǎng)的輸電能力。
變電端功能:IGBT是電力電子變壓器(PET)的關(guān)鍵器件。
優(yōu)勢:實現(xiàn)電壓的靈活變換和高效傳輸。
用電端功能:家用白電、微波爐、LED照明驅(qū)動等都對IGBT有大量的需求。
優(yōu)勢:提高能效,降低能耗,提升用戶體驗。 IGBT模塊技術(shù)持續(xù)革新,推動電力電子行業(yè)向更高效率發(fā)展。寧波igbt模塊
交通電氣化與驅(qū)動控制
新能源汽車
電驅(qū)系統(tǒng):IGBT模塊作為電機控制器的重點,將電池直流電轉(zhuǎn)換為交流電驅(qū)動電機,需滿足高頻開關(guān)(>20kHz)、低損耗與高功率密度需求,以提升續(xù)航能力與駕駛體驗。
充電樁:在快充場景下,IGBT模塊需高效轉(zhuǎn)換電能,支持高電壓(800V)、大電流(500A)輸出,縮短充電時間。
軌道交通
牽引系統(tǒng):IGBT模塊控制高鐵、地鐵電機的轉(zhuǎn)速與扭矩,需耐高壓(>6.5kV)、大電流(>1kA),適應(yīng)高速運行與頻繁啟停工況。 松江區(qū)電焊機igbt模塊模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,大幅降低寄生參數(shù)對性能的影響。
智能 IGBT(i-IGBT)模塊化設(shè)計集成功能:在模塊內(nèi)部集成溫度傳感器(如集成式 NTC)、電流傳感器(如磁阻式)和驅(qū)動芯片,通過內(nèi)置微控制器(MCU)實現(xiàn)本地閉環(huán)控制(如自動調(diào)整柵極電阻抑制振蕩)。通信接口:支持 SPI、CAN 等總線協(xié)議,與系統(tǒng)主控實時交互狀態(tài)數(shù)據(jù)(如Tj、Vce),實現(xiàn)全局協(xié)同控制(如多模塊并聯(lián)時的均流調(diào)節(jié))。
多芯片并聯(lián)與均流技術(shù)硬件均流方法:柵極電阻匹配:選擇阻值公差<5% 的柵極電阻,結(jié)合動態(tài)驅(qū)動技術(shù),使并聯(lián) IGBT 的開關(guān)時間偏差<5%。電感均流網(wǎng)絡(luò):在發(fā)射極串聯(lián)小電感(如 10nH),抑制動態(tài)電流不均衡(不均衡度可從 15% 降至 5% 以下),適用于兆瓦級變流器(如風(fēng)電變流器)。
IGBT的基本結(jié)構(gòu)
IGBT由四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(P-N-P-N)構(gòu)成,內(nèi)部包含三個區(qū)域:
集電極(C,Collector):連接P型半導(dǎo)體層,通常接電源正極。
發(fā)射極(E,Emitter):連接N型半導(dǎo)體層,通常接電源負(fù)極或負(fù)載。
柵極(G,Gate):通過絕緣層(二氧化硅)與中間的N型漂移區(qū)隔離,用于接收控制信號。
內(nèi)部等效電路:可看作由MOSFET和GTR組合而成的復(fù)合器件,其中MOSFET驅(qū)動GTR工作,結(jié)構(gòu)如下:
MOSFET部分:柵極電壓控制其導(dǎo)通/關(guān)斷,進而控制GTR的基極電流。
GTR部分:在MOSFET導(dǎo)通后,負(fù)責(zé)處理大電流。 模塊內(nèi)部集成保護電路,有效防止過壓、過流等異常工況。
特點:
高效節(jié)能:IGBT模塊具有低導(dǎo)通電阻和高開關(guān)速度,能夠降低能量損耗,提高能源利用效率。
可靠性高:模塊內(nèi)部的保護電路可以實時監(jiān)測IGBT芯片的工作狀態(tài),當(dāng)出現(xiàn)過流、過壓、過熱等異常情況時,及時采取保護措施,防止芯片損壞。
集成度高:將多個IGBT芯片、驅(qū)動電路和保護電路集成在一個模塊中,減小了系統(tǒng)的體積和重量,提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。
易于使用:IGBT模塊提供了標(biāo)準(zhǔn)化的接口和封裝形式,方便用戶進行安裝和使用。
高電壓承受能力滿足新能源發(fā)電并網(wǎng)設(shè)備的嚴(yán)苛需求。上海變頻器igbt模塊
模塊采用無鉛封裝工藝,符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),推動綠色制造。寧波igbt模塊
覆銅陶瓷基板(DBC基板):主要由中間的陶瓷絕緣層以及上下兩面的覆銅層組成,類似于2層PCB電路板,但中間的絕緣材料是陶瓷而非PCB常用的FR4。它起到絕緣、導(dǎo)熱和機械支撐的作用,既能保證IGBT芯片與散熱基板之間的電絕緣,又能將IGBT芯片工作時產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)出去,同時為電路線路提供支撐和繪制的基礎(chǔ),覆銅層上可刻蝕出各種圖形用于繪制電路線路。鍵合線:用于實現(xiàn)IGBT模塊內(nèi)部的電氣互聯(lián),連接IGBT芯片、二極管芯片、焊點以及其他部件,常見的有鋁線和銅線兩種。鋁線鍵合工藝成熟、成本低,但電學(xué)和熱力學(xué)性能較差,膨脹系數(shù)失配大,會影響IGBT的使用壽命;銅線鍵合工藝具有優(yōu)良的電學(xué)和熱力學(xué)性能,可靠性高,適用于高功率密度和高效散熱的模塊。寧波igbt模塊