Leistungselektronik für Motorantriebe
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Leistungselektronik für Motorantriebe
Seit Beginn der Entwicklung drehzahlvariabler Antriebe für Motoren hat sich SEMIKRON zur Aufgabe gemacht, Lösungen für jeden Leistungsbereich anzubieten. Beginnend mit dem ersten isolierten Leistungsmodul, der SEMIPACK Gleichrichtermodulserie vor mehr als 40 Jahren, hat insbesondere der MiniSKiiP die Entwicklung von Motorantrieben kleiner und mittlerer Leistung revolutioniert.
Heute bietet SEMIKRON das komplette industrielle Standard-Leistungsmodul-Portfolio an, das einen Leistungsbereich von 0,2 kW bis zu mehreren Megawatt bedient. Abgerundet wird das Portfolio durch Hochleistungs-IPMs, Leistungselektronik-Stacks und eine umfassende Produktlinie von Treiberelektronik, die dazu beitragen, Entwicklungsaufwand und Produkteinführungszeit zu reduzieren. Die neuesten IGBTs der Generation 7 von zwei verschiedenen Anbietern, optimiert für Motorantriebsanwendungen, ermöglichen die Steigerung von Performance und Leistungsdichte der Antriebsumrichter.
Leistungsbereich
- SERVOANTRIEBE0.2 kW - 75 kWRobotik, Materialtransport, Werkzeugmaschinen
- Kompakte Bauformen und hohe Leistungsdichte
- Hohe Spitzenüberlastfähigkeit
- Mehrere Achsen in einem Antrieb oder modulare Antriebe mit gemeinsamem DC-Zwischenkreis
- Dezentrale Antriebe mit hohem Schutzgrad
- ANTRIEBE NIEDRIGER/MITTLERER LEISTUNG0.2 kW - 300 kWPumpen und Ventilatoren, Prozessautomatisierung, Kräne und Aufzüge, Schiffsantriebe
- Kompakte Bauformen und hohe Leistungsdichte
- Plattformdesigns, die einen weiten Leistungsbereich bei gleichem Montagekonzept abdecken
- ANTRIEBE MITTLERER/HOHER LEISTUNG300 kW - 10 MWÖl, Gas, Bergbau, chemische Industrie
- Kompakte Bauformen und hohe Leistungsdichte
- Hohe Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen
Technologie-Highlight
Die neueste IGBT-Generation von zwei Anbietern für höchste Sicherheit in der Lieferkette
Die IGBT-Chips T7 und M7 der Generation 7 ermöglichen eine höhere Leistungsdichte und höhere Leistung. Mit einem neuen IGBT-Zell-Design konnte die Chip-Größe im Vergleich zur Vorgängergeneration um ca. 25 % reduziert werden.
Dies führt zu einer bis zu 20 % höheren möglichen Ausgangsleistung bei gegebener Gehäusegröße in Motorantriebsanwendungen. Aufgrund der höheren zulässigen Betriebstemperatur kann eine Überlast von z.B. 110 % abgedeckt werden, ohne dass zusätzliche Design-Reserven erforderlich sind.
Weiterhin haben die IGBTs der Generation 7 die folgenden Eigenschaften:
- 20 % niedrigere Durchlassspannung VCE,(sat)
- mögliche Betriebssperrschichttemperatur bis zu 175 °C bei Überlast
- Hohe Robustheit gegenüber Feuchtigkeit
- Etwa 25 % kleinere Chipfläche
- Bis zu 20 % höhere Ausgangsleistung oder 20 % niedrigere Verluste
- Bis zu 35% kleineres Gehäuse
Produkt-Highlights
Der Meister der Leistungsdichte: Neue Levels mit den IGBT-Chips der neuesten Generation 7
Ein durchgängiges Montagekonzept von 0,4 bis 110 kW
- PCB-basiertes Bestückungskonzept mit nur 1 oder 2 Befestigungsschrauben
- Hohe Produktivität bei der Montage dank automatisierbarer Fertigungslinien
- Keine zusätzlichen Werkzeuge erforderlich: Kein Löten, kein Einpressvorgang erforderlich
- Hohe Vibrationsfestigkeit
- Benchmark für thermischen Widerstand mit „High Performance“ Wärmeleitpaste (HPTP)
Ein durchgängiges Modulkonzept für alle Spannungen und Topologien
- 600/650 V, 1200 V, 1700 V
- Verfügbar als CIB, Sixpack, Gleichrichter, Bremschopper, Twelvepack
- Hybrid-Siliziumkarbid-Versionen bieten höchste Effizienz und Leistungsdichte
Erstes SEMIKRON Modul mit IGBTs der Generation 7
- 7. Generation IGBTs T7 der Generation 7 erhöhen die Ausgangsleistung um bis zu 20 %
IGBT- und Gleichrichtermodulfamilie für komplette Motorantriebslösungen
Die Modulfamilie SEMiX 3 Press-Fit bietet IGBT- und Gleichrichtermodule im gleichen Gehäusedesign für eine komplette Antriebslösung mittlerer/hoher Leistung. Als Leistungsmodul nach Industriestandard, das mit IGBT-Chips der neuesten Generation von verschiedenen Anbietern erhältlich ist, bietet es eine vollständige Sicherheit in der Lieferkette.
Sie haben die Wahl: SEMiX 3 Press-Fit ist optional erhältlich mit ...
... integriertem Shuntwiderstand zur Strommessung. Die Integration der Strommessung in das Leistungsmodul ersetzt teure und sperrige Stromsensoren (z. B. Hallsensoren). Dies reduziert die Größe und Kosten des Motorantriebssystems.
... Plug-and-Play-Treiber SKYPER 12 Press-Fit. Der Treiber wird einfach auf die Einpresspins des Leistungsmoduls gepresst und verkürzt die Markteinführungszeit dank einer sofort einsatzbereiten Lösung
... vorbedrucktes Thermal Interface Material (Pase Changer). Durch die Wahlmöglichkeit zwischen zwei verschiedenen Materialien kann entweder auf beste Wärmeabführung oder auf hohe zulässige Kühlkörpertemperatur optimiert werden.
Industriestandardgehäuse optional mit:
- Integriertem Strommess-Shuntwiderstand
- Plug-and-Play-Gate-Treiber
- Vorappliziertes Phase Changer Material
Verfügbar für eine komplette Lösung mit 17mm hohen Leistungsmodulen
- Gleichrichter, Bremschopper und Halbbrücke
- 650 V / 1200 V / 1700 V; 225 A bis 700 A
- 30 kW bis 350 kW
- Vollständige Second Source durch mehrere IGBT-Lieferanten
- Hybrid-Siliziumkarbid-Version bietet höchste Effizienz und Leistungsdichte
Die neueste IGBT-Generation M7
- 25 % höhere Ausgangsleistung mit IGBT M7 der neuen Generation 7
Intelligent Power Modules – IPMs
Für maximale Zuverlässigkeit
Die SKiiP IPM-Produkte setzen Maßstäbe für hohe Leistung und robuste Umrichterdesigns. Sowohl SKiiP 3 als auch SKiiP 4 zeichnen sich durch hohe Leistungsdichten in Kombination mit flexiblen Kühloptionen wie Luft- und Wasserkühlung, auch mit kundenspezifischen Kühlkörpern, aus. Zuverlässige Treibertechnologie, integrierte Stromsensoren und umfassende Schutzfunktionen runden das IPM-Design ab.
Die IPMs der SKiiP 3 Plattform in Sixpack- oder Habbrücken-Topologie sind im industriellen Antriebssegment weit verbreitet. Ihre IGBT-Nominalströme reichen von 500 A bis 2400 A.
Die SKiiP 4 IPMs in Halbbrückentopologie sind mit IGBT-Nominalströmen bis 3600A für den oberen Leistungsbereich bestimmt. Sie wurden für höchste Lastwechselanforderungen optimiert.
Um höchste Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu gewährleisten, sind die SKiiP 4 Leistungsmodule zu 100 % lötfrei aufgebaut. Sintertechnologie zur Chipanbindung ersetzt die Lötschichten zwischen den Halbleiterchips und der DCB, die häufig die Lebensdauer reduziert. Damit verbessert die Sintertechnologie die Last- und Temperaturzyklenfestigkeit der Leistungsmodule.
Der integrierte Gate-Treiber im SKiiP 4 hat durch seine CAN-Schnittstelle neue Maßstäbe in Bezug auf Zuverlässigkeit und Funktionalität gesetzt. Der digitale Treiber garantiert eine sichere Trennung zwischen Primär- und Sekundärseite sowohl für Schaltsignale als auch für die Messsignale. Die CAN-Schnittstelle ermöglicht die Modifizierung der SKiiP 4 Konfigurationsparameter und das Auslesen von Applikationsparametern.
Neu für SKiiP 4 eingeführt wurde die Hochleistungskühltechnologie (HPC), die im Vergleich zur Standard-Wasserkühlung eine um etwa 25 % höhere Ausgangsleistung ermöglicht. Ebenfalls verfügbar sind doppelseitig bestückbare HPC-Wasserkühler, mit denen eine nochmals höhere Leistungsdichte erreichbar ist.
Hauptmerkmale
- 1200 V und 1700 V IGBTs
- Topologien Halbbrücke und Sixpack
- IGBT Nominalstrom 500 A bis 3600 A
- Flexible Kühloptionen: Luft, Wasser oder kundenspezifische Kühlkörper
- SKiiP4: Hochleistungs-Wasserkühlkörper, Wasserkühler für einseitige und doppelseitige Bestückung
- Parallelbetrieb zur weiteren Leistungserhöhung möglich
Leistungselektronik-Stackplattformen
Vollständig qualifizierte Wechselrichterbaugruppen, zugeschnitten auf spezifische Kundenanforderungen
Standard-Stacks
Leistungselektronik-Stacks von SEMIKRON ermöglichen es unseren Kunden, in dynamischen Märkten erfolgreich zu sein und sich jeder globalen Herausforderung zu stellen. Wir liefern Dioden-, Thyristor-, IGBT- und SiC-MOSFET-basierte Stacks für AC-Spannungen von 380 V bis 690 V. Unsere Standard-Stacks decken einen Ausgangsstrombereich von 70 A bis 4000 A ab.
- Wassergekühlte IGBT-Stacks
SKiiPRACK - Luftgekühlte IGBT-Stacks
SEMIKUBE
SEMIKUBE SlimLine - Dioden-/Thyristor-Stacks
SEMISTACK CLASSIC B6U/B6C/W3C
Kundenspezifische Stacks
Außer bei Standard-Stacks verfügt SEMIKRON über große Erfahrung in der Entwicklung kundenspezifischer Lösungen. Ingenieure stehen in unseren weltweiten Stack-Zentren zur Verfügung, um solche Lösungen durch die Anpassung bestehender Plattformen anzubieten oder kundenspezifische Stacks zu entwickeln.
Vier Schlüsselfaktoren für Ihren Erfolg
- Kürzeste Zeit bis zur Markteinführung
- Kosteneinsparungen in F&E, Produktion und Qualifizierung
- Globale SEMIKRON Stack-Produktion
- Sehr erfahrenes Ingenieurteam
Thermal Interface Material (TIM)
Cool bleiben – Wärmeabführung ist unsere Aufgabe
SEMIKRON war der erste Leistungsmodulhersteller auf dem Markt, der Leistungsmodule mit vorapplizierter Wärmeleitpaste anbot. Mit mehr als zwei Jahrzehnten Felderfahrung und mehr als 17 Millionen vorbedruckten Modulen im Feld sind neue Maßstäbe gesetzt. Die Module mit vorappliziertem TIM werden in sauberer Umgebung auf einer automatisierten und SPS-gesteuerten Siebdruck- und Schablonendrucklinie bedruckt.
SEMIKRON bietet für jede Anforderung die richtige Materialauswahl. Zusätzlich zu den Standard-silikonbasierten Wärmeleitpasten sind Phase-Change-Materialen und Hochleistungs-Wärmeleitpasten mit verbesserter Wärmeleitung erhältlich.
Je nach Kundenanforderung (z. B. Leistungssteigerung, reduzierter Handlingaufwand) und Modultyp (mit oder ohne Bodenplatte) bietet SEMIKRON entweder Wärmeleitpasten oder Phase-Change-Material an. Phase-Change-Materialen haben bei Raumtemperatur eine feste Konsistenz und nutzen die Vorteile einer nicht verwischbaren TIM-Schicht ohne Nachteile voll aus. Bei Modulen ohne Bodenplatte hingegen ist in der Regel ein Material mit geringerer Viskosität erforderlich, um die Robustheit bei der Montage zu verbessern. Hier ist Wärmeleitpaste die bevorzugte Lösung.
Hauptmerkmale
- Gesteigerte Produktivität dank reduzierter Bearbeitungskosten und verbesserter Logistik
- Niedriger Wärmewiderstand durch optimierte TIM-Schichtdicke
- Verbesserte Lebensdauer und Zuverlässigkeit
- Verbesserte Robustheit der Baugruppe
- Module können ohne zusätzliche Bearbeitungsprozesse direkt an das Montageband geliefert werden
- Reduzierte Gesamtkosten
Produktspektrum
- P8: Phase-Change-Material für höchste Leistung
- HT: Phase-Change-Material für hohe Kühlkörpertemperaturen
- HPTP: Hochleistungswärmeleitpaste
- P12: Standard-Wärmeleitpaste
