大陸世紀電子有限公司（www.10kv.cc）-高壓變頻器專業服務商，高壓變頻器維修、功率模塊定製服務、升級改造、備品備件、維保維護服務。

一、功率單元是使用功率電力電子器件進行整流、濾波、逆變的高壓變頻器部件，是構成高壓變頻器主迴路的主要部分。每個功率單元都相當於一台交-直-交電壓型單相低壓變頻器。

二 、主要功率器件

1、整流橋

1.1整流橋封裝形式

其作用是整流（將交流變成直流）。我公司使用的整流橋內部封裝形式有以下兩種，圖1所示的封裝內部有6隻整流二極體，用在功率單元的三相輸入端；圖2所示的封裝內部有2隻整流二極體，用在功率單元的三相輸入端以及旁通迴路中。

1.2整流橋工作原理

在我公司產品上，整流二極體的工作方式均為全波不控整流。

1）單相全橋不控整流

單相全橋不控整流電路，根據IEC971 (1989)對半導體變換器的指定編碼屬於：B2U。工作原理如圖3所示：

2）三相全橋不控整流

三相全橋不控整流電路，根據IEC971 (1989)對半導體變換器的指定編碼屬於：B6U。工作原理如圖4所示：

1.3我公司使用整流橋的常規參數

品牌： Semikron 、 Eupec；

電壓等級：1400V、1800V；

整流橋型號說明：

例如：SKD62/18為Semikron公司額定電流 62A、額定電壓1800V的6隻整流二極體封裝的整流橋，SKKD260/14為Semikron公司額定電流260A、額定電壓1400V的2隻整流二極體封裝的整流橋。

2、電解電容

這裡所說的電解電容為鋁電解電容，其作用是對整流橋整流后的直流進行濾波，同時儲能。

目前我公司使用的電解電容品牌有：

NICHICON（日本）、BHC（英國）、CDE（美國）、EPCOS（德國）。

使用的電壓等級有：400Vdc。

使用的容量有3300uF、6800uF、10000uF。

3、IGBT

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor ），絕緣柵雙極晶體管，是一種結合了BJT（大功率晶體管）和MOSFET（功率場效應管）二者優點的複合型器件，它既具有MOS器件的工作速度快，驅動功率小的優點，又具備了大功率晶體管的電流能力大，導通壓降低的優點，是目前最具有優勢的電力電子器件，在電力電子行業得到廣泛應用。

IGBT是功率單元上的重要器件，其作用是逆變（將直流轉變為交流）。我公司目前使用的IGBT 大部分為「雙管」（內部封裝了兩組IGBT晶元），內部封裝示意圖如圖5所示：

目前使用的IGBT品牌有：Eupec、Semikron；

使用的IGBT電壓等級有：1200V、1700V；

例如：BSM100GB170DLC、FF400R12KE3

4、可控硅

可控硅(SCR，Silicon Controlled Rectifier)是可控硅整流器的簡稱。一種可控整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關斷變為導通，但一旦導通，外部信號就無法使其關斷，只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關斷。

我公司的產品上，可控硅用於充電電路和旁通迴路，均起「電子開關」作用。我公司使用的可控硅內部封裝形式如圖6所示：

目前使用的可控硅品牌有：Semikron；

使用的可控硅電壓等級有：1400V、1800V；

型號例如：SKKH57/18E、SKKT210/14E

三 功率單元發展歷程

在功率單元方面已推出四代產品，對這四代產品對比如表1：

表1 四代功率單元對比表

四 功率單元主迴路

高壓大功率變頻器功率單元主迴路由整流、濾波、逆變三部分電路組成，如圖7所示：

由於我公司技術不斷進步，功率單元上的充電電路已逐步被取消，取而代之的是變頻器集總充電技術。

五 功率單元旁通技術

1、可控硅旁通技術

該技術就是利用可控硅進行旁通控制，即採用圖8所示的電路實現圖7中的「電子開關」功能。

該技術存在以下缺點：

1）容易受干擾（門極導通閾值低<2V）；

2）不易關斷，應用不靈活；

3）體積較大，不利於小型化；

4）旁通時產生噪音；

5）器件多，可靠性低；

6）成本高。

2、主迴路IGBT旁通技術

該技術為我公司專利技術。它是利用IGBT進行旁通控制，即採用主迴路上的4隻IGBT（圖9）實現圖7中的「電子開關」功能。

主迴路IGBT旁通及自恢復技術的優勢：

1）無額外成本開支；主迴路必不可少；

2）開關驅動可靠，靈活；

3）在故障消失后，可以自動回復到正常運行狀態；

4）旁通時不產生噪音污染；

5）器件少，可靠性高。

六 功率單元型號定義

1.第三代功率單元型號定義

1）普通型型號定義

型號：如PC75A、PC100B、PC150A、PC200C、PC300A、PC400G等。

例如：PC200B表示配置IGBT 額定電流為200A、配置變頻器額定容量1000KVA的功率單元。

2）改進型型號定義

型號：如PC75N、PC100N、PC150N、PC200N、PC300N、PC400N等。

例如：PC200N表示配置IGBT額定電流為200A的改進型功率單元。

2.第四代功率單元型號定義

型號：如I-6B、I-10C、IV-6A等。

七 功率單元控制驅動板件

功率單元控制驅動板件發展經歷

功率單元控制驅動板件隨著功率單元的發展而發展，大概經歷3個階段，如下：

第一階段：共5塊板件，一次電源板、二次電源板、光通信板、檢測板、驅動板；

第二階段：共4塊板件，電源板、控制板、驅動板、旁通板；

第三階段：共2塊板件，二合一控制板、驅動板

2.二合一控制板

二合一控制板是在第三代功率單元多年應用的基礎上，經過大量的改進設計，將電源板和控制板合二為一的板件。

板件作用：

a. 接收主控系統信號，給驅動板提供控制信號；

b. 進行實時故障監測，向主控系統上報故障信息；

c. 給單元驅動板供電。

板件介面：

a. 光纖介面：與主控系統進行連接；

b. 電壓檢測介面：與單元正負母線連接；

c. 驅動板信號（Top1、Top2、/Lock、ERR）介面：與驅動板連接；

d. 15V電源輸出介面：與驅動板連接，為驅動板供電；

e. 缺相檢測介面：接功率單元整流橋輸入端；

f 過熱檢測介面：接溫度檢測開關；

g. 充電可控硅驅動信號介面（預留）：接上電可控硅門極。

3.單元驅動板

板件作用：

接收單元控制板的控制信號，為單元上的四路

IGBT提供驅動信號，同時對驅動故障進行監測，上報

單元控制板。

板件介面：

15V電源輸入介面：接單元控制板；

輸入信號（Top1、Top2、/Lock） ：接單元控制板；

輸出信號（ERRout）：接單元控制板；

輸出信號（TOP1、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT驅動信

號）：分別接TOP1 、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT的C、

G、E極。

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