Возможность производства и хранения энергии из возобновляемых источников энергии является важным вопросом, благодаря которому все чаще переходят на электроприводы, заменяющие двигатели внутреннего сгорания, например в автотехнике. Для работы этих и многих других устройств требуются полупроводниковые силовые модули.

Что такое полупроводниковые силовые модули

Силовые модули — это элементы, обычно используемые в схемах, связанных с преобразованием электроэнергии. В эту группу входят такие элементы, как диоды, тиристоры и транзисторы, предназначенные для работы в сильноточных и высоковольтных устройствах.

В основном используются модули следующего типа:

• IPM – комплексные силовые модули со встроенным драйвером
• диод и диод-тиристор,
• тиристор,
• IGBT.

Сложные условия эксплуатации определяют необходимость использования достаточно крупного корпуса, позволяющего эффективно отводить тепло, выделяющееся при протекании тока большой силы. Часто для этой цели в конструкции корпуса используется и металлическая основа, обеспечивающая хороший тепловой контакт с радиатором. Для передачи мощных токов необходимо использовать винтовые или соединительные клеммы, которыми и оснащены модули. В зависимости от требований имеются решения с одинарными конструкциями, а также более сложные соединения, готовые к непосредственному применению.

В связи с непрерывным прогрессом в области эффективности преобразования энергии, силовые модули нашли широкое применение, например в индустрии электромобилей, являясь элементом схем управления электродвигателями в электромобилях, а также в промышленности – в электроприводах различной мощности. Полупроводниковые силовые модули можно найти во всех видах блоков питания, регуляторов мощности и выпрямителей. Они также являются частью оборудования инверторов или систем накопления энергии. Отвечают за переработку электроэнергии вырабатываемой в турбинах.

Конструкция и характеристики модулей

Тиристорные или диодные модули представляют собой простейшие конфигурации с одним или двумя полупроводниковыми элементами. Возможны разные варианты подключения, в том числе простые диодные модули, соединенные последовательно с общим анодом или катодом. Тиристорные модули могут быть оснащены одним тиристором, двумя в двухтактном исполнении и двойным последовательным соединением или с общим катодом.

Благодаря эффективной системе отвода тепла эти компоненты подходят для работы с токами до 3 кА. А благодаря модульной конструкции такие тиристоры могут быть соединены внутри с диодами. Такие элементы обычно используются в выпрямителях, сварочных аппаратах или двигателях постоянного тока. Примером подключения является модуль СКХ106/12Е от Semikron, с максимальным током 200 А.

Предложение также включает модули с IGBT-транзисторами. Они позволяют коммутировать очень большие токи, в том числе превышающие 1000 А при номинальном запирающем напряжении 6 кВ и даже выше. С их использованием можно создавать схемы с выходной мощностью до нескольких сотен киловатт. Примером решения является модуль SKM600GA17E4, который обычно используется в мощных инверторах или ИБП.