用标准组件制造紧凑模块化逆变电源
该逆变器具有从 240 V DC 到 475 V DC 的宽输入电压范围，并在 400 VDC 时提供 120 kW 的峰值功率。
ankel-Engineering 与 TDK 和 Infineon Technologies 合作开发了一种基于标准组件的模块化设计的紧凑型电机逆变器，从而为电动汽车和工业电子产品的一系列驱动任务提供了具有成本效益的解决方案。
用标准组件制造紧凑模块化逆变电源
该逆变器具有从 240 V DC 到 475 V DC 的宽输入电压范围，并在 400 VDC 时提供 120 kW 的峰值功率。为了改善EMC，逆变器的所有电子元件、连接和馈通都安装在屏蔽铝外壳中，该外壳还在底部集成了液体冷却器。这用于冷却 IGBT 模块和无源元件。最高冷却液供应温度为 65 °C，这在汽车行业很常见。除了直流链路电压为 500 V 的版本外，还有 850 V 版本。得益于内部开发的带有 GUI(图形用户界面)的软件包，逆变器可以立即使用。
具有成熟技术和高性能的标准 IGBT 模块
逆变器的核心是 Infineon HybridPACK™ 驱动模块 FS 820R08 PinFin(图 1)，最大电压为 750 V，用于所述转换器，最大直流链路电压为 470 V。
HybridPACK™ Drive 是一款非常紧凑的电源模块，非常适合混合动力和电动汽车 (xEV) 中的主逆变器应用。FS820R08 (820 A/750 V) 功率型是针对最大功率为 150 kW 的逆变器进行优化的六组模块。该电源模块实现了 EDT2 IGBT 芯片一代，这是一种用于汽车行业的微图案沟槽场截止单元设计。该芯片组具有高电流密度、短路稳定性和更高的反向电压，可在恶劣环境中可靠地运行逆变器。EDT2 IGBT 还具有出色的轻载损耗，有助于显着提高实际驾驶循环中的系统效率。该芯片组针对 10 kHz 范围内的开关频率进行了优化。
HybridPACK™Drive 功率模块系列配备机械导向元件，便于客户组装。此外，用于信号连接的压接引脚避免了额外耗时的选择性焊接工艺，从而节省了系统级成本并提高了系统可靠性。FS820R08A6P2B 模块中采用 PinFin 结构的直接冷却底板和实施的 EDT2 芯片组均具有出色的热特性。由于高间隙和爬电距离，该模块系列还适用于更高的系统工作电压，并在功率和电压方面支持模块化逆变器应用，提供可扩展性。
来自 TDK 的 PCC(功率电容器芯片)计划的特别改装的高性能直流链路电容器在 500 V 直流电压下提供 650 µF 的电容(图 2)。这款坚固耐用的电容器已通过 AEC-Q200 汽车认证，在全自动生产线上制造，并因其高达 180 A 的高连续电流和峰值电流值而脱颖而出。许多 Tier1/OEM 已经在他们的产品中使用这种电容器的定制解决方案系列转换器。这个电容也定了一个准标准。其最低 10 nH 的低 ESL 值支持 EMC 滤波器，同时还保护半导体模块免受开关过电压(称为过冲)的影响。
此外，它还设计用于 500 V 的连续电压，以补偿充电过程中出现的过电压。它的焊接触点，取代许多竞争对手使用的焊接连接，多年来还设定了最大电流负载能力的标准——尤其是在温度引起的最大应变下——并确保汽车技术具有出色的可靠性水平。集成母线平衡了已安装的电容器组，因此可以最大程度地利用所有半导体开关的容量。直至半导体模块的母线重叠设计同时降低了视在电感 ESL，因此通常不需要特殊的缓冲电容器。通过生产自己的薄膜，TDK 甚至可以在高达 110 °C 的温度下使用有限的时间。
多年来还设定了最大电流负载能力的标准——尤其是在温度引起的最大应变下——并确保汽车技术具有出色的可靠性水平。集成母线平衡了已安装的电容器组，因此可以最大程度地利用所有半导体开关的容量。直至半导体模块的母线重叠设计同时降低了视在电感 ESL，因此通常不需要特殊的缓冲电容器。通过生产自己的薄膜，TDK 甚至可以在高达 110 °C 的温度下使用有限的时间。
多年来还设定了最大电流负载能力的标准——尤其是在温度引起的最大应变下——并确保汽车技术具有出色的可靠性水平。集成母线平衡了已安装的电容器组，因此可以最大程度地利用所有半导体开关的容量。直至半导体模块的母线重叠设计同时降低了视在电感 ESL，因此通常不需要特殊的缓冲电容器。通过生产自己的薄膜，TDK 甚至可以在高达 110 °C 的温度下使用有限的时间。
集成母线平衡了已安装的电容器组，因此可以最大程度地利用所有半导体开关的容量。直至半导体模块的母线重叠设计同时降低了视在电感 ESL，因此通常不需要特殊的缓冲电容器。通过生产自己的薄膜，TDK 甚至可以在高达 110 °C 的温度下使用有限的时间。集成母线平衡了已安装的电容器组，因此可以最大程度地利用所有半导体开关的容量。直至半导体模块的母线重叠设计同时降低了视在电感 ESL，因此通常不需要特殊的缓冲电容器。通过生产自己的薄膜，TDK 甚至可以在高达 110 °C 的温度下使用有限的时间。
新型 TDK CarXield™ 系列高电流滤波器可控制 EMC
CarXield™(图 3)是连接在高压电池和逆变器直流链路输入之间的新型模块化 EMC 滤波器系列。在这些滤波器上，HV-DC 电源连接直接连接到滤波器。为此，滤波器具有独特的 L 形连接 - 专为增加电流负载能力和改进的爬电距离而设计，以适应管状电缆接线头。所使用的滤波器组合非常显着地降低了电源模块切换时总是出现的高频干扰。然而，声学可感知范围内的信号也显着减少。这些滤波器目前可用于 500 V DC 或 900 V DC 电压和 85 °C 下高达 400 A 的电流。
CarXield EMC 滤波器涵盖不同的功率和电压等级。这已经被考虑在内，即使对于具有 1200 V 的下一代 IGBT 以及宽带隙模块，例如 1200 V SiC，因此最大 850 V 直流链路电压也是如此。可提供不同版本的母线以实现最大的灵活性。还有一个没有集成母线的版本。
图 4 显示了 EMC 滤波器组件的典型系统结构和布置，以典型逆变器内的区域形式显示，其中区域 Z3 代表 CarXield™，Z0 代表交流连接上方的附加共模衰减核心。进一步的措施包括各个组件的干净布置、分离和屏蔽，以实现最佳的 EMC 结果。
在 Mankel-Engineering 实验室进行的测量表明，CarXield 滤波器以及逆变器在承受负载时具有出色的 EMC 性能，符合 CISPR 25，HV5 类的限制要求。
除了高压功率单元外，逆变器还需要控制器和接口，例如用于速度和方向检测的接口，这些接口由 12V 供电。TDK 还为此提供了广泛的组件组合。例如，栅极驱动变压器是控制器单元的组成部分。例如，EPCOS E13EMHV 系列紧凑型 SMT 变压器 (B78308*A003) 具有高介电强度，适用于各种 DC-DC 转换器拓扑结构(图 6)。绝缘间隙符合 IEC 60664-1、61558-2-16，可实现 1000 V DC 的高工作电压。允许高达 2500 Vpeak 的瞬态过电压。初级侧和次级侧之间的高介电强度为 3000 V AC(50 Hz，60 秒)。新系列的类型具有不同的变压比。
TDK 为数字通信接口提供特殊的 CAN 总线扼流圈 ACT1210 和 ACT45B 系列。当 CAN 总线信号电平发生变化时，它们可以防止振铃，从而实现无干扰通信。
除了上述组件外，TDK 还提供各种可靠耐用的无源组件和传感器，以满足汽车和工业领域的严格要求。
原文出处：使用标准组件制造的紧凑型模块化逆变器