ABB FS450R17KE3/AGDR-71C 变频器

描述

产品描述   产品功能    技术资料

1. 产品详细说明

产品类型: IGBT 模块 (Insulated Gate Bipolar Transistor Module)

功能描述: IGBT 模块是一种关键的电力电子半导体器件，它结合了 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的输入阻抗高、驱动功率小和 GTR（电力晶体管）的导通压降低、耐压高、载流能力强的优点。简单来说，它就像一个高速、大功率的电子开关。

在电力电子设备中，IGBT 模块主要执行以下功能：

• 电力转换: 将一种形式的电能（如直流电）转换为另一种形式（如交流电，可变频率、可变电压）。
• 电机控制: 通过快速开关控制流过电机的电流，从而精确调节电机的转速、转矩和方向。
• 电源管理: 在各种电源设备中实现高效的能量转换和调节。

ABB 是全球领先的电力和自动化技术集团，其 IGBT 模块产品线（如 FastSwitch 系列）广泛应用于各种工业和能源领域。这些模块通常将多个 IGBT 芯片、续流二极管（通常是反并联连接）以及必要的门极驱动和保护电路集成在同一个封装内，以实现高效、紧凑和可靠的设计。

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2. 产品参数

IGBT 模块的参数众多，具体数值因型号而异。以下是一些关键的通用参数类别和示例（请注意，这些是示例值，实际参数需查阅具体型号的数据手册）：

• 电压参数:
  • 额定电压 (Vce): 模块能承受的最大集电极-发射极电压，例如 600V, 1200V, 1700V, 3300V 等。
  • 栅极-发射极电压 (Vge): 允许施加在栅极和发射极之间的电压，通常有正负限制，如 ±20V。
• 电流参数:
  • 额定电流 (Ic): 在特定条件下（如特定壳温 Tc 或结温 Tj）模块能持续流过的最大集电极电流，通常有连续值和峰值值之分，例如 50A, 200A, 400A, 600A 等。
  • 短路电流 (Isc): 模块能承受的短路电流峰值和持续时间。
• 开关特性:
  • 开通时间 (ton): 从收到开通信号到模块完全导通所需的时间。
  • 关断时间 (toff): 从收到关断信号到模块完全关断所需的时间。
  • 开通损耗 (Eon): 每次开通过程中消耗的能量。
  • 关断损耗 (Eoff): 每次关断过程中消耗的能量。
  • 开关损耗 (Esw): 单位时间内的总开关能量损耗，对高频应用尤其重要。
• 导通特性:
  • 饱和压降 (Vce(sat)): 模块导通时，集电极和发射极之间的电压降。较低的压降意味着更低的导通损耗和更高的效率。
• 散热参数:
  • 热阻 (Rth): 包括结到壳的热阻 (Rth(j-c)) 和结到环境的热阻 (Rth(j-a))。热阻越小，散热性能越好。
  • 最高结温 (Tj(max)): 模块内部半导体芯片能承受的最高温度，通常为 150°C 或 175°C。
  • 最高壳温 (Tc(max)): 模块外壳能承受的最高温度。
  • 最高散热器温度 (Ts(max)): 安装散热器的表面能承受的最高温度。
• 封装形式: 如 FMB, FMBplus, FZM, FZMplus, FZM3 等系列，以及不同的引脚布局和安装尺寸。

重要提示: 购买和使用前，务必查阅具体型号的官方数据手册 (Datasheet) 获取准确、详细的参数。

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3. 产品优势

ABB 的 IGBT 模块通常具有以下优势：

• 高效率和低损耗: 采用先进的半导体工艺和优化设计，具有较低的导通压降和开关损耗，有助于降低系统整体能耗和发热。
• 高可靠性和长寿命: 严格的质量控制、先进的封装技术和材料选择，确保了模块在严苛工业环境下的稳定运行和长使用寿命。
• 高开关频率能力: 能够支持更高的开关频率，使得变频器等设备可以设计得更小、更轻，并可能改善输出波形质量。
• 优异的热性能: 优化的散热结构和低热阻设计，有助于更好地将热量从芯片传导到散热器，提高模块的功率密度和可靠性。
• 集成度高: 常常将 IGBT、二极管甚至部分驱动和保护功能集成在单一模块中，简化了电路设计，减小了系统体积和成本。
• 宽电压和电流范围: 提供多种电压和电流等级的产品，可以满足从低功率到高功率应用的广泛需求。
• 全球品牌支持: ABB 作为全球知名品牌，提供完善的技术支持、供货保障和售后服务。

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4. 注意事项

在使用 ABB IGBT 模块时，必须注意以下事项：

• 静电防护 (ESD): IGBT 对静电非常敏感。在处理、存储和安装时，必须采取严格的防静电措施，如佩戴防静电手环、使用防静电包装和工具。
• 驱动要求: 必须使用符合规格的专用栅极驱动器，提供正确的栅极电压、驱动电流和开关时序，以确保模块可靠开通和关断，并防止栅极击穿。
• 散热设计: 必须根据模块的功耗和最高允许结温，设计足够散热能力的散热器或冷却系统（如风冷、水冷）。确保散热器与模块之间有良好的热接触（使用导热硅脂或垫片）。
• 安装固定: 模块必须牢固地安装在散热器上，并施加适当、均匀的紧固力矩，以确保良好的电气连接和热传导。力矩过小或过大都可能损坏模块或影响性能。
• 布线和滤波: 高频开关会产生电磁干扰 (EMI)。布线时应尽量缩短功率回路，远离敏感信号线，并在必要时添加输入/输出滤波器。
• 过流和短路保护: 系统设计中必须包含可靠的过流和短路保护机制，以防止模块因故障而损坏。
• 电压和电流额定值: 绝对不能超过模块的额定电压和电流限制，包括连续值和峰值。注意工作温度对额定值的影响。
• 环境条件: 确保工作环境温度、湿度和污染等级在模块的允许范围内。
• 专业操作: IGBT 模块和相关电力电子系统的设计、安装、调试和维护应由具备专业知识的技术人员进行。

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5. 产品应用

ABB IGBT 模块因其高性能和可靠性，被广泛应用于众多领域：

• 工业自动化:
  • 变频器 (VFDs): 驱动风机、水泵、压缩机、传送带、机床等交流电机，实现节能调速。
  • 伺服驱动器: 用于高精度机床、机器人、自动化生产线等。
• 可再生能源:
  • 太阳能逆变器: 将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电并入电网。
  • 风力发电变流器: 用于永磁同步风力发电机的并网。
• 交通运输:
  • 电动汽车和混合动力汽车: 驱动电机，用于牵引和能量回收。
  • 电力机车和城市轨道交通: 牵引变流器。
  • 电动自行车、电动摩托车。
• 电源设备:
  • 不间断电源 (UPS): 提供高质量的应急电力。
  • 开关电源 (SMPS): 用于各种电子设备供电。
  • 高频感应加热电源: 用于金属熔炼、淬火、焊接等。
• 其他应用:
  • 焊接电源: 如逆变焊机。
  • 电能质量设备: 如有源滤波器、动态电压恢复器。
  • 医疗设备中的高压电源。

总之，ABB IGBT 模块是现代电力电子技术的核心组件，是推动工业自动化、能源高效利用和交通运输电动化等众多领域发展的重要基石。

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