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SKAI模塊（賽米控先進(jìn)技術(shù)集成）是實(shí)現電源由直流到三相交流轉換的逆變系統，它包含了為提供所需質(zhì)量與數量的電能負載所必須的所有元件。這些SKAI驅動(dòng)系統核心目標是在汽車(chē)上的應用，其覆蓋的直流電壓范圍為42V~900V，功率等級從15kW~250kW。SKAI驅動(dòng)系統主要的功能如下：三相逆變裝置中的功率半導體開(kāi)關(guān)、與存儲電容的直流鏈接、電流傳感器/溫度傳感器/電壓傳感器、開(kāi)關(guān)器件的門(mén)極驅動(dòng)、控制器、總線(xiàn)接口、電子器件以及冷卻系統的電源。 集成技術(shù) 賽米控的SKAI驅動(dòng)系統集成了將電能從直流轉換為三相交流調速驅動(dòng)器所需電流與頻率的所有硬件功能。圖1給出了該系統的方框圖。 圖1，SKAI驅動(dòng)系統集成了將電能從直流轉換為三相交流調速驅動(dòng)器所需電流與頻率的所有硬件功能。 SKAI系統的封裝設計以SKiiP技術(shù)為基礎，因為這種技術(shù)具有長(cháng)期的高可靠性。SKiiP技術(shù)使用壓接代替大面積的焊接，消除了焊點(diǎn)的疲勞損壞和性能惡化。而多元壓接也能保證低熱阻和電阻。 圖2，Skiip技術(shù)使用壓接代替大面積的焊接，消除了焊點(diǎn)的疲勞損壞和性能惡化。而多元壓接也能保證低熱阻和電阻。 為了將這種封裝設計的寄生電感降低到nH級的水平，還設計了特殊的直流環(huán)節布局以及DBC基片的多元聯(lián)接技術(shù)。 圖3，并聯(lián)續流二極管的絕緣基片的低電感的接觸原理 圖3示出了帶有IGBT和續流二極管（FWD）的高壓SKAI模塊結構原理。頂層和底層開(kāi)關(guān)單板上的IGBT和續流二極管被放置在一塊基片上，開(kāi)關(guān)器件和續流二極管之間的距離很短，這種結構設計的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是在并聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)器件之間形成均勻的電流分布。 低壓SKAI模塊實(shí)現了寄生電感的最小化：MOSFET半橋的寄生電感小于1nH，加上直流環(huán)節電感（1nH）和電容電感（2nH），整個(gè)模塊電感小于4nH。從而在這種系統上可以實(shí)現很高的開(kāi)關(guān)頻率和降低電壓過(guò)沖。即使在額定電流關(guān)斷的情況下，電壓尖峰也只有15V。 驅動(dòng)、保護和控制電路 三相逆變器所需的所有電氣功能如驅動(dòng)、保護和控制全部集成在系統的一塊印制電路板（PCB）上。該PCB上布置了控制器（數字信號處理器TMS320LF2406/2407 ）、隔離的門(mén)極驅動(dòng)和保護電路，以及為這些電子電路供電的電源。串口總線(xiàn)（CAN 總線(xiàn)）是控制器到外部的通信接口。該PCB安裝在模塊里并放置于開(kāi)關(guān)電源上部。到基片的內部電氣連接是通過(guò)短的彈簧壓接實(shí)現的，PCB和DBC基片之間連接也是采用這種方式。 SKAI模塊內部集成了過(guò)流保護、過(guò)溫保護、直流母線(xiàn)過(guò)壓保護以及輸入欠壓保護。 先進(jìn)的驅動(dòng)系統的例子 SKAI模塊不同型號的產(chǎn)品系列覆蓋了從42V~900V的直流電壓范圍。 A．采用MOSFET開(kāi)關(guān)器件的低電壓系統 這類(lèi)系統是為電池驅動(dòng)汽車(chē)或輕型混合動(dòng)力汽車(chē)設計的，這類(lèi)設備負載電流有效值在300A~700A的范圍內，主要取決于電池電壓和冷卻條件。根據電池電壓的不同，SKAI分別選用阻斷電壓為75V、100V或150V的最好的溝道MOSFET器件。將封裝相關(guān)的阻抗計算在內，MOSFET開(kāi)關(guān)器件的通態(tài)阻抗分別是：75V的為0.86 mΩ、100V的為1.14 mΩ、150V的為2.09 mΩ。 圖4，以di/dt = -7100 A/ms的速率關(guān)斷。負載電流為700A的器件的測試數據圖 圖4是MOSFET一個(gè)管腳的寄生電感的測試結果。測試時(shí)所施加的電流坡度為7100 A/μs，測到的峰值電壓ΔV 為 5.89 V，根據ΔV = L ·di/dt的關(guān)系式，可以得到L = 0.83 nH，這與仿真的結果0.9 nH相當吻合。 此系列模塊標配散熱器為槽形散熱片的水冷系統（50%水，50%甘醇）。其橢圓形的橫截面散熱性能更好，并能減少積灰污物。 帶MOSFET開(kāi)關(guān)器件的低壓SKAI模塊的尺寸為315mm x 115mm x 95mm，重3kg。表1列出了該低壓SKAI模塊的技術(shù)數據。 表1，低壓SKAI模塊的技術(shù)數據 B．采用IGBT為開(kāi)關(guān)器件的高壓系統 采用帶載流子軸向壽命控制技術(shù)的600V和1200V IGBT和續流二極管做開(kāi)關(guān)器件的SKAI模塊，定位于完全混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)以及工業(yè)領(lǐng)域的應用。600V和1200V型號的SKAI模塊技術(shù)數據參見(jiàn)表2。 表2，高壓SKAI模塊技術(shù)數據 由于金屬箔電容較高的紋波電流能力以及高溫時(shí)較長(cháng)的壽命，因此采用它作為直流存儲電容。250 kW的模塊體積僅為8.6L，設計非常緊湊。 |
