士兰IGBT模块在低压中大功率变频器上的多并联应用

据国家能源局2020年公布的数据，全社会用电量75110亿千瓦时，如果节省5%，则可以节约用电近3755亿千瓦时，相当于3.7个三峡大坝的年发电量。从我国目前全社会用电结构中来看，工商业用户耗电量约占80%，其中电机耗电为用电终端中占比最大的部分，约占工业用电的75%，全国总耗电的60%。据统计，风机泵类等通过调速控制可节能30％～60％。

变频器除了节能应用以外，还可以调节电机的转矩极限，调整电机的停止方式，减少系统的机械传动部件，使整个传动系统启动时需要的功率更低，启动电流更小，对电网的冲击更小，还可以轻松实现加速功能，精确控制速度，如下图1所示的各种中大功率变频器的应用。

图1  变频器的不同行业应用

国内外变频器制造商提供了多种电压等级的产品，低压产品有200V、400V（380V）、440V、600V、480V、500V、550V、575V、600V、660V、690V、950V等系列。低压产品中，中大功率范围很广，电压型变频器单机目前可做到710kW，电流型变频器可以做到6000kW以上。

对于低压变频器的拓扑都比较单一，主回路主要有以下两种：一种为不可控整流+制动+全桥三相逆变（如下图2）；另外一种是PWM整流+制动+全桥三相逆变的四象限结构。对低压大功率变频器的应用，士兰微电子提供了三种不同封装的IGBT模块，兼容不同电流、不同结构安装的需求。

图2  低压变频主回路拓扑

士兰微电子从2014年开始研发、生产和销售低压变频器用IGBT模块，至今已有七个年头。目前，士兰微电子应用在变频器领域的IGBT模块电压覆盖从600V到1700V，电流从10A到1400A，分别包括士兰型号的A1系列，A3系列，A5系列，A6系列，A8系列，B4系列，E1系列，E2系列，D1系列等等，门类齐全，兼容主流封装。

对于低压中大功率变频器，士兰微电子提供A1、A3、B4三个系列的IGBT模块（如下图3所示），分别对应国际主流34mm，62mm和econdual封装，电流覆盖100A、200A，300A、450A、600A等。

图3 士兰量产应用中大功率变频器的IGBT模块不同规格

经过几年持续的产品完善，士兰微电子IGBT模块已广泛应用在中大功率工业变频的各个细分行业应用，如冶金、港机、起重、岸电、市政、化工、建材、矿业、造纸、测功机、EPS等行业变频器上，产品经过终端春夏秋冬的不同工况条件考验，在客户端取得了良好的口碑。

中大功率变频器对IGBT模块的电性能、封装、材料、工艺及长期运行可靠性要求极高，为确保客户能顺利使用，需要对大量终端恶劣工况及复杂使用环境进行深入现场分析。

典型案例：煤矿提升机变频器

基于以上分析结果对IGBT模块完成优化后，产品还需严格按照IEC\MIL-STD\JEDEC等国际标准进行模块成品级可靠性验证。在出货前，每颗产品都需进行全参数的出厂测试（例如动静态测试、双脉冲测试、短路测试等等）。

目前，士兰产品已成功导入国内标杆变频器品牌客户，并已批量生产。随着士兰IGBT模块产品种类、电流等级的持续丰富，士兰微电子和行业伙伴的合作愈发紧密。在日前整条产业链产能吃紧的情况下，士兰微电子的供货保障能力优势凸显，自建的8吋生产线及2021年开始爬坡量产的12吋芯片工厂，能够最大限度地保证供货的稳定性和产品的竞争力。

图4   客户应用案例