已獲廣泛接受、擁有15年歷史的MiniSKiiP系列現(xiàn)在有了兩個新的成員：三電平MiniSKiiP模塊​​和MiniSKiiP IPM。得益于其高功率密度、高可靠性和便捷的單螺絲安裝方式，MiniSKiiP模塊已被證明是非常成功的。

      與任何競爭對手的產(chǎn)品相比，三電平MiniSKiiP的每模塊面積提供了最大的額定電流，由于開關損耗減少了，它還有助于在太陽能和UPS逆變器應用中提高效率。由于無需耗費時間開發(fā)驅動器，所以IPM解決方案對于客戶來說意味著開發(fā)時間短。這些改進將有助于MiniSKiiP系列將其自身建成一個逆變技術中的標準平臺。

      有超過1500萬塊MiniSKiiP模塊被安裝在全球各地的驅動器和變流器中。特別是，歐洲的逆變器制造商在最高為30kW的低功率應用中使用這些模塊。這些應用的四分之三是用于泵、機器臂、印刷機或壓縮機的標準驅動器。預計今年這一數(shù)字將再增加三百萬。除了已有的歐洲市場，MiniSKiiP系列也正在亞洲市場獲得進展。該產(chǎn)品目前可以在賽米控網(wǎng)上銷售平臺www.sindopower.cn網(wǎng)站上直接訂購，確保滿足客戶對可靠供應的需求。得益于更低的損耗，新的三電平拓撲結構提高了IGBT半導體模塊的效率，相應也提高了功率逆變器的整體效率。這就是為什么未來幾年三電平MiniSKiiP模塊將成為標準的原因，尤其是在太陽能逆變器和不間斷電源系統(tǒng)中。

      在空調(diào)系統(tǒng)和工業(yè)驅動器中，MiniSKiiP IPM將繼續(xù)取得進展。這些模塊具有一個集成驅動器和相應的驅動電路，并擁有優(yōu)化的開關特性。這意味著驅動器的任何應用都無需特別定制，事實上這類應用約占80%左右。其結果是柵極驅動器不必再需要適應功率模塊，采用MiniSKiiP IPM的產(chǎn)品面市時間短得多 - 這是在歐洲和亞洲都追求的目標。

圖1. 得益于其所具有的市面上最高的電流密度和無需占用空間的母線的設計，三電平MiniSKiiP模塊允許用于結構緊湊型的三電平逆變器。

更高的效率、更低的成本

      能源成本在過去十年增加了約40%左右，使得用逆變器進行驅動控制越來越有吸引力。除了效率高以外，可節(jié)省能源成本，逆變器損耗減少，從而使得整個逆變器的成本降低。高效率是非常重要的，特別是在UPS系統(tǒng)和太陽能逆變器市場中。正是這些市場將從三電平拓撲結構中在提高效率和改善線路質(zhì)量方面受益。

      事實上，首個三電平拓撲結構大約是在30年前提出的。然而，逆變器市場上的技術進步在這一方向上不夠快。首先，因為效率的原因，該配置過去是用于高壓應用。今天，除了UPS系統(tǒng)和太陽能逆變器，也能夠在需要高開關頻率的應用中找到這種拓撲結構。由于其損耗遠遠低于傳統(tǒng)的二電平解決方案，三電平拓撲結構最多可減少高達40%的整體損耗 – 并且開關頻率越高，減少的越多。

三電平結構減少了諧波

      開關損耗減少是二電平和三電平拓撲結構之間首要的、根本的區(qū)別，這是因為三電平的拓撲結構的開關電平只有二電平拓撲結構的一半。三電平拓撲結構的模塊可能需要更多的功率半導體 – 三電平模塊中每個橋臂有10個半導體（四個串聯(lián)的IGBT），二電平模塊中為4個。但是，這在某種程度上被600V半導體比1200V半導體所具有的更高電流密度所補償。同時帶來幾個優(yōu)勢的另一個不同之處是改善的濾波性能。為了保持諧波盡可能的少，兩電平模塊需要大的濾波器，而三電平模塊有一個用于輸出電壓的中間級。這樣，輸出信號好得多，也就是說，它變得更加和諧，從而濾波器的尺寸變小，相應濾波器成本也可以減少。

      輸出電壓信號的質(zhì)量更好，或者相同開關頻率下較低的失真因子，在電力能源供應網(wǎng)絡中非常重要。由于逆變器在電網(wǎng)中不會帶來正弦電流，這些諧波，簡而言之，使線電壓產(chǎn)生畸變，線電壓的THD（總諧波失真）小，相當于線路中電壓質(zhì)量好。由于輸出電流的低失真因子，需要高開關頻率的應用并不需要諸如昂貴的線路濾波器這樣的設備。也可以優(yōu)化這樣的應用，以抑制辦公室或工廠工作環(huán)境中的逆變器噪音。

單步安裝

      三電平MiniSKiiP模塊的布局已進行了優(yōu)化：四個不同的換流路徑覆蓋的面積最小，端子盡可能靠在一起。這樣一來，模塊的電感和由此而產(chǎn)生的過電壓保持最小。此外，由于使用了彈簧觸點，三電平MiniSKiiP模塊的功率密度高達4.9 A/cm³，比采用管腳的模塊高0.7 A/cm³，比采用螺絲連接的模塊高1.9 A/cm³。在MiniSKiiP系列中，每模塊面積的額定電流幾乎是其它三電平模塊的兩倍之多，并且在三相之間無需堅實的母線。這一事實，再加上上面提到的更小的濾波器，使得有可能制造出較小的逆變器。

圖2. 三電平MiniSKiiP功率密度與競爭對手模塊的對比

      MiniSKiiP模塊的組裝很簡單：采用單個螺絲將模塊、散熱器和驅動板安裝在一起，建立額定電流為150A的電氣和熱連接。無需耗時的焊接工藝，由于采用了彈簧觸點技術，如果需要，可以很容易地更換PCB。換句話說，單步安裝，另一個將有助于使MiniSKiiP成為工業(yè)標準的優(yōu)點，可以使每個逆變器的裝配節(jié)約5美元，不論外殼的大小。

圖3.競爭對手的焊接模塊（左）和MiniSKiiP（右）組裝的對比。由于MiniSKiiP模塊便捷的單螺絲安裝，可以顯著地減少逆變器的生產(chǎn)成本。由于使用了彈簧觸點技術，不再需要復雜的生產(chǎn)步驟和費時的焊接工藝。

集成驅動器，更便于逆變器的開發(fā)

      所有這些組裝方面的優(yōu)勢也適用于MiniSKiiP IPM。然而，對于一個容積為49cm³的外殼，與其他拓撲結構具有可比性的IPM相比，這些優(yōu)勢不僅多提供了50%以上的電流密度，而且還提供了額外的功能，因為驅動器已經(jīng)集成在里面了。采用SOI（絕緣襯底上的硅）技術的HVIC（高壓集成電路）驅動器包含一個創(chuàng)新的電平轉換器，控制高側或低側的IGBT，以提高抗電磁干擾能力和開關性能。除了驅動器，所使用的電阻使IPM能夠涵蓋80%的應用。這一點對于中小企業(yè)特別有吸引力，一方面，不必擔心驅動器的集成，另一方面，不需要相關的驅動器開發(fā)能力。只有控制器需要進行編程和集成。

圖4. 帶有集成驅動器的MiniSKiiP IPM為用于工業(yè)驅動器與UPS應用的逆變器而開發(fā)，這些應用的電壓范圍為600V和1200V，輸出功率高達15kW。MiniSKiiP IPM基于MiniSKiiP的彈簧觸點技術。

      在IPM模塊中使用集成驅動器意味著自由度降低，尤其是整個系統(tǒng)自適應方面。出于這個原因，為了給用戶足夠的配置可能性，MiniSKiiP IPM有一個用于電流監(jiān)測的ITRIP輸入和一個額外的多用途、具有較高開關閾值的錯誤輸入。這些輸入在應用中提供額外的適應自由度。每個MiniSKiiP模塊​都​帶有一個合適的集成溫度傳感器。

豐富的產(chǎn)品系列

      MiniSKiiP從封裝結構上來分為四種，分別為MiniSKiiP0, MiniSKiiP1, MiniSKiiP2，MiniSKiiP3，外殼封裝尺寸有所不同，不同的封裝對應的功率范圍不同，因此MiniSKiiP擁有寬泛的功率范圍。

      產(chǎn)品系列包括IPM模塊，CIB高集成度模塊，單相或三相逆變模塊，其電壓等級被設計為600V和1200V兩個系列，電流等級從4A至150A，在1200V系列模塊中，IGBT集成了CAL I4二極管，可以使芯片工作結溫達到175℃. 三電平逆變模塊可以用在30-80KVA的輸出設備中。

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總結

      MiniSKiiP在電力電子世界久負盛名。這些模塊因其出色的功率密度和便捷的組裝而出類拔萃。事實上，為了連接MiniSKiiP模塊、PCB板和散熱器，只需一個螺絲。PCS上所有的電源、柵極和輔助連接均使用壓接觸點，而非焊接觸點。得益于彈簧觸點系統(tǒng), 這個系統(tǒng)相對于其他競爭對手IGBT模塊的一個獨特賣點就是, 電氣接觸具有更長的使用壽命和更高的可靠性，整個系統(tǒng)的抗振性得到提高。隨著MiniSKiiP系列的成員的增加 - 低失真、高效的三電平MiniSKiiP和集成了驅動器的MiniSKiiP IPM - 這些模塊使得在許多新的應用領域中的逆變器成本低且效率高。