Antriebe und Regelungssysteme für Industriemotoren
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Infineon bietet ein umfangreiches Portfolio an effizienten Halbleitern speziell für Motoranwendungen. Für smarte Designs im Niedrigleistungssegment bieten wir Ihnen unsere intelligenten Leistungsmodule (IPMs) und diskreten Halbleiterprodukte. Für Antriebe mit mittlerer Leistung eignen sich perfekt die Module unserer Produktfamilien EasyPIM™, EasyPACK™ und EconoPIM™. Im Hochleistungsbereich sind EconoDUAL™- und PrimePACK™-Module die Lösungen der Wahl. In Kombination mit der innovativen .XT-Verbindungstechnologie können PrimePack™-Module dazu beitragen, das Dilemma der Überdimensionierung zu lösen, indem sie die Temperaturbeständigkeit der Bauteile und deren Lastwechselfestigkeit (Power Cycling) erhöhen und damit für eine längere Lebensdauer sorgen.
Eines der Highlights unserer Produktpalette sind die speziell für die Erfordernisse von Antriebsanwendungen ausgelegten TRENCHSTOP™ IGBT7-Module. Diese Module eignen sich perfekt für Universalantriebe: Durch höhere Leistungsdichte, bessere Regelbarkeit und Überlastfestigkeit lassen sich Kosten und Zeit einsparen. Die Module werden in einer Vielzahl von bewährten Bauformen angeboten. Eine attraktive Lösung für Hochgeschwindigkeitsantriebe und die Integration von Umrichtern sind unsere CoolSiC™-MOSFETs, da sie vor allem unter Teillast Schalt- und Leitungsverluste verringern.
Zur Ergänzung unserer Leistungshalbleiter bieten wir ferner Gate-Treiber-ICs für alle Geräte auf Silizium- und Siliziumcarbid-Basis. Unser umfangreiches EiceDRIVER™-Treiberportfolio enthält Produkte für jeden Bedarf – von einfacher Grundfunktionalität bis hin zu anspruchsvollen Funktionen. Für batteriebetriebene Anwendungen wie bürstenlose Gleichstrommotoren im Automobilbereich steht den Kunden unser breites Spektrum an Silizium-MOSFETs einschließlich der Produktfamilie OptiMOS™ zur Verfügung. Als Abrundung unseres Produktangebots unterstützen wir mit den iMOTION™-, - und AURIX™-Mikrocontrollern sowie den ergänzenden OPTIGA™ Trust-Lösungen für höchste Sicherheitsstandards den zunehmenden Konnektivitätsbedarf und machen Ihre Designs zudem fit für Industrie 4.0. In Kombination mit den Sensoren aus unserer Produktfamilie XENSIV™ sind diese Lösungen der Schlüssel für eine intelligentere Sensorik Ihrer Designs. Dazu bieten sie die Möglichkeit, innovative Funktionen wie vorausschauende Instandhaltung zu implementieren.
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Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Anwendung
Klären Sie auch, ob Ihr Kunde spezielle Anforderungen hat, wie Schwingungsfestigkeit, lange Lebensdauer, Temperaturbeständigkeit, extrem hohe Drehzahlen, Art des Kühlkörpers (Wasser- oder Luftkühlung), Überlastbedingungen (siehe Abbildungen).
Um was für eine Anwendung handelt es sich? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Anwendung (Forts.)
Bei Antriebsanwendungen hängt die Schaltgeschwindigkeit vom Isolationssystem des Motors ab. Daher sind die Steilheiten der Schaltkennlinie (dv/dt) bei einem typischen Sollwert von 5 kV/µs auf den Bereich zwischen 2 und 10 kV/µs beschränkt.
Um was für eine Anwendung handelt es sich? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Strom
Zwar gelten für Motoren einheitliche Leistungsklassen, doch bei den Ausgangsströmen gibt es herstellerabhängig geringe Unterschiede. Hier gibt es verschiedene Einflussgrößen, wie Leistungsfaktor, Motorwirkungsgrad und Modulationsschema.
Wie groß ist der RMS-Ausgangsstrom? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Spannung
Die Auswahl der Spannungsklasse hängt von der Netzeingangsspannung ab. Toleranz für die maximale Zwischenkreisspannung: 10 %. Dieser Wert darf wegen der Höhenstrahlungsfestigkeit nicht höher als 2/3 der Sperrspannung eines IGBT sein.
Wie hoch ist die AC/DC-Spannung? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Topologie
Wird für die Anwendung ein Bremsschalter benötigt? Handelt es sich bei dem Gleichrichter um einen Einphasen-, Active Frontend- oder Dreiphasen-Gleichrichter? Beim Dreiphasen-Gleichrichter: Wie wird er geregelt?
Welche Topologie kommt zum Einsatz? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Topologie (Forts.)
Für Antriebe bis 22 kW werden i.d.R. PIM-Module verwendet. Zwischen 30 und 90 kW sind es „Sixpack“- oder Halbbrücken-Module, über 90 kW ausschließlich Halbbrücken-Module. Für Servoantriebe sind „Sixpack“- oder PIM-Module üblich.
Welche Topologie kommt zum Einsatz? -
Die fünf zentralen Fragen beim Design von Antriebsumrichtern
Frequenz
Industrieantriebe arbeiten im Vergleich zu anderen Anwendungen in der Regel mit eher geringen Schaltfrequenzen. Ein typischer Wert ist hier 4 kHz. Die Grafik zeigt, dass höhere Schaltfrequenzen zur Lärmminderung beitragen können.
Wie hoch ist die Schaltfrequenz?
Die ganz speziellen Anforderungen von Antriebssystemen für Motoren erfordern einen neuen Ansatz beim Design von IGBTs. Mit der richtigen IGBT-Technologie lassen sich Module herstellen, die diesen Anforderungen in hohem Maße gerecht werden. Auf diesen Ansatz setzt Infineon mit IGBT7, der neuesten Generation der IGBT-Technologie.
Auf der Chip-Ebene nutzt IGBT7 die Micro-Pattern-Trench-Technologie (MPT), die mit ihrer Struktur erheblich zu einer Verringerung der Vorwärts-Durchbruchspannung und zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit in der Drift-Zone beiträgt. Bei Anwendungen mit einer nicht zu hohen Schaltfrequenz, wie beispielsweise Motorantrieben, punktet der IGBT7 durch eine deutliche Verringerung der Schaltverluste gegenüber früheren IGBT-Generationen. Eine weitere Verbesserung der IGBT7-Technologie im Vergleich zu einer früheren Generation (IGBT4) besteht im Einsatz der für Antriebsanwendungen optimierte Freilaufdiode. Die Vorwärtsspannung der emittergesteuerten Diode EC7 ist um 100 mV niedriger als bei der Diode EC4, was auch für einen deutlich weicheren Übergang bei der Sperrverzögerung sorgt. Weitere Informationen
Im Zuge der zunehmenden Automatisierung im industriellen Umfeld steigt auch der Bedarf an Servomotoren. Die Möglichkeit der Kombination von exakter Bewegungssteuerung mit hohen Drehmomenten macht diese Motoren zur perfekten Wahl für Automatisierungs- und Robotikanwendungen.
Gestützt auf das umfassende Know-how und die langjährige Erfahrung im Fertigungssektor gelang Infineon die Entwicklung einer Trench-Technologie auf SiC-Basis, die gegenüber der IGBT-Technologie mit höherer Leistung und dennoch vergleichbarer Robustheit aufwartet (z. B. Kurzschlusszeiten von 2 µs oder 3 µs). Die CoolSiC™-MOSFETs von Infineon räumen auch mit den potenziellen Problemen auf, die typischerweise bei SiC-Bausteinen auftreten, wie beispielsweise unerwünschtes Einschalten durch kapazitive Lasten. Ein weiterer Vorteil ist, dass die SiC-MOSFETs in TO247-3-Standardgehäusen und inzwischen, mit noch besserer Schaltleistung, auch in TO247-4-Gehäusen zur Verfügung stehen. Weitere Bauformen, in denen CoolSiC™-MOSFETs geliefert werden können, sind einerseits das TO267-7-SMD-Package und andererseits auch die Easy-1B-, Easy-2B- und 62-mm-Gehäuse. Weitere Informationen
Podcast4Engineers: Industrial Drives
Modern industrial drives need to be smaller, more efficient, and easier to use while delivering the performance and robust operation required in industrial applications such as commercial HVAC, robotics, and process automation.
Learn more about Infineon’s solutions for industrial drives and what’s to come in this area.
Whitepaper: CoolSiC™ – die Ideallösung für Servoantriebe (EN)
In diesem Whitepaper erfahren Sie, wie es durch den Einsatz von CoolSiC™-MOSFETs mit ihren geringeren Schalt- und Leitungsverlusten möglich ist, den Umrichter in den Motor zu integrieren. In Kombination mit hoch entwickelten Mikrocontrollern nach Industriestandard erhalten Sie eine kompakte Servolösung mit Eigenkühlung, die als Verdrahtung lediglich einen Anschluss für die Stromversorgung und eine digitale Anbindung benötigt.
Webinar: CoolSiC™ – die Ideallösung für Servoantriebe (EN)
Siliziumcarbid-MOSFETs als Ideallösung für Servoantriebe? Absolut! Dieses interessante #Webinar zeigt, warum das so ist. Ferner werden die Leistungen von IGBTs und SiC-MOSFETs verglichen, und Sie erfahren, welche Vorteile die Nutzung der .XT-Technologie von Infineon bietet.
Anwendungspräsentation: Wir sorgen für effizientere Antriebe – unser Know-how zur Optimierung Ihrer Antriebssysteme (EN)
Wir sorgen für effizientere Antriebe. Unser Know-how zur Optimierung Ihrer Antriebssysteme. Die Folien dieses Webinars stehen auch zum Download zur Verfügung. Auf diese Weise erhalten Sie diese wertvollen Informationen gesammelt in einer PDF-Datei.
Möchten Sie wissen, welche verschiedenartigen Topologien es für diese Stufe der Stromumwandlung gibt und welches Funktionsprinzip diese so leistungsfähig macht? Sie lernen die Grundkonzepte von passiven Wechselrichtern und aktiven Zweipunkt-Wechselrichtern kennen.
In this training, we will see how Infineon’s two-level slew-rate control (or 2L-SRC) gate driver IC can help overcome gate resistance dimensioning trade-offs in order to obtain reduced switching losses.
We will also see an example of gate resistor dimensioning, with an under-five V/ns voltage slope target, as usually seen in drive applications.
Tutorial about how to select the reliable and efficent solutions regarding the requirements for industrial drives. We take a look on the key questions of power, voltage, topology and frequency related to your application.
In dieser Schulung lernen Sie, welchen Beitrag CoolSiC™-MOSFETs zur Entwicklung der nächsten Generation von Servoantrieben leisten können.
In diesem Tutorial erfahren Sie, wie Sie entsprechend Ihren Anforderungen an Industrieantriebe optimal geeignete, zuverlässige und effiziente Lösungen auswählen. Hier werden die wichtigsten Fragen rund um Leistung, Spannung, Topologie und Frequenz für Ihre Anwendung behandelt.
Do you know what industrial automation is? Join us on this journey through the world of factory automation and find out how semiconductor solutions help factories become smart! Modern industries typically require many coordinated single steps to accomplish a finished product or any activity flow. Imagine this with no automation in place: any high volume outputs or uninterrupted courses of action at a high level of quality and in a short time would not be possible, would it?
Webinars
Servo drives come handy in a lot of applications, but controlling them and the power needed to drive them can be challenging when attempting to do it efficiently. Similarly, handling overload and short-circuit conditions is critical. Through this webinar, we will demonstrate best practices of protecting them and how to ensure the protection is reliable, robust and sufficiently fast for all operations. We will also give an exciting overview of suitable boards for evaluation and show the comprehensive Infineon portfolio of SiC MOSFETs and gate driver solutions.
Key Takeaways
- Understand how Infineon responds to the trends in the industry drives market: e.g. inverter integration with SiC MOSFETs and get an overview of some of the solutions offered
- Learn how to enable lower switching losses compare to IGBTs at same dV/dt levels and enhanced switching control
- Explore how to avoid the main pitfalls when driving SiC MOSFETs
- Discover how to reliably protect SiC MOSFETs using EiceDRIVER™ gate drivers
