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SKAI模塊（賽米控先進技術集成）是實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量與數量的電能負載所必須的所有元件。這些SKAI驅動系統核心目標是在汽車上的應用，其覆蓋的直流電壓范圍為42V~900V，功率等級從15kW~250kW。SKAI驅動系統主要的功能如下：三相逆變裝置中的功率半導體開關、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、開關器件的門極驅動、控制器、總線接口、電子器件以及冷卻系統的電源。 集成技術 賽米控的SKAI驅動系統集成了將電能從直流轉換為三相交流調速驅動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驅動系統集成了將電能從直流轉換為三相交流調速驅動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技術為基礎，因為這種技術具有長期的高可靠性。SKiiP技術使用壓接代替大面積的焊接，消除了焊點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技術使用壓接代替大面積的焊接，消除了焊點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節布局以及DBC基片的多元聯接技術。 圖3，并聯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。頂層和底層開關單板上的IGBT和續流二極管被放置在一塊基片上，開關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優點就是在并聯的功率開關器件之間形成均勻的電流分布。 低壓SKAI模塊實現了寄生電感的最小化：MOSFET半橋的寄生電感小于1nH，加上直流環節電感（1nH）和電容電感（2nH），整個模塊電感小于4nH。從而在這種系統上可以實現很高的開關頻率和降低電壓過沖。即使在額定電流關斷的情況下，電壓尖峰也只有15V。 驅動、保護和控制電路 三相逆變器所需的所有電氣功能如驅動、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 ）、隔離的門極驅動和保護電路，以及為這些電子電路供電的電源。串口總線（CAN 總線）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關電源上部。到基片的內部電氣連接是通過短的彈簧壓接實現的，PCB和DBC基片之間連接也是采用這種方式。 SKAI模塊內部集成了過流保護、過溫保護、直流母線過壓保護以及輸入欠壓保護。 先進的驅動系統的例子 SKAI模塊不同型號的產品系列覆蓋了從42V~900V的直流電壓范圍。 A．采用MOSFET開關器件的低電壓系統 這類系統是為電池驅動汽車或輕型混合動力汽車設計的，這類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。將封裝相關的阻抗計算在內，MOSFET開關器件的通態阻抗分別是：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的速率關斷。負載電流為700A的器件的測試數據圖 圖4是MOSFET一個管腳的寄生電感的測試結果。測試時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開關器件的低壓SKAI模塊的尺寸為315mm x 115mm x 95mm，重3kg。表1列出了該低壓SKAI模塊的技術數據。 表1，低壓SKAI模塊的技術數據 B．采用IGBT為開關器件的高壓系統 采用帶載流子軸向壽命控制技術的600V和1200V IGBT和續流二極管做開關器件的SKAI模塊，定位于完全混合動力汽車、燃料電池汽車以及工業領域的應用。600V和1200V型號的SKAI模塊技術數據參見表2。 表2，高壓SKAI模塊技術數據 由于金屬箔電容較高的紋波電流能力以及高溫時較長的壽命，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。 |
