Tranzystory IGBT (tranzystory bipolarne z izolowaną bramką) są stosowane w modułach falowników napędów o zmiennej częstotliwości (VFD) ze względu na ich zdolność do wydajnej obsługi wysokich napięć i prądów. W VFD tranzystory IGBT służą jako urządzenia przełączające w stopniu falownika, gdzie przekształcają napięcie prądu stałego z prostownika na napięcie prądu przemiennego o zmiennej częstotliwości i amplitudzie. Pozwala to na płynną i efektywną regulację prędkości obrotowej silnika.
Tranzystory IGBT są preferowane w stosunku do innych urządzeń półprzewodnikowych, takich jak MOSFET w przetwornicach VFD, ponieważ mogą obsługiwać wyższe prądy i napięcia, oferując jednocześnie dobrą charakterystykę przełączania i wydajność cieplną, co jest kluczowe dla niezawodnego działania w zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych.
Głównym powodem stosowania tranzystorów IGBT w napędach VFD jest ich zdolność do skutecznego przełączania wysokich napięć i prądów przy jednoczesnym zachowaniu wydajnej pracy.
W napędach VFD stopień falownika przekształca napięcie prądu stałego z prostownika na napięcie prądu przemiennego o zmiennej częstotliwości i amplitudzie, które steruje prędkością i momentem obrotowym silników prądu przemiennego. Tranzystory IGBT doskonale sprawdzają się w tej roli ze względu na niski spadek napięcia w stanie włączenia, duże prędkości przełączania i odporność na warunki przetężenia i przepięcia.
Te cechy sprawiają, że tranzystory IGBT nadają się do zastosowań wymagających dużej mocy, gdzie niezbędna jest precyzyjna kontrola i wysoka wydajność.
Tranzystory IGBT odgrywają kluczową rolę w fazie falownika w napędach VFD, pełniąc funkcję głównych urządzeń przełączających kontrolujących wytwarzanie napięcia prądu przemiennego o zmiennej częstotliwości.
Zadaniem tranzystorów IGBT w falowniku jest konwersja stałego napięcia prądu stałego ze stopnia prostownika na napięcie prądu przemiennego o zmiennej częstotliwości, które odpowiada wymaganiom żądanej prędkości i momentu obrotowego silnika.
Włączając i wyłączając przy wysokich częstotliwościach, tranzystory IGBT regulują napięcie i częstotliwość kształtu fali wyjściowej, umożliwiając płynną kontrolę prędkości silnika i precyzyjną regulację parametrów wyjściowych, takich jak napięcie i częstotliwość.
IGBT mogą zawieść w VFD z różnych powodów, w tym z powodu przetężenia, nadmiernego gromadzenia się ciepła, skoków napięcia lub wad produkcyjnych.
Zdarzenia nadprądowe, w których prąd płynący przez IGBT przekracza jego pojemność znamionową, mogą prowadzić do naprężeń termicznych i ostatecznej awarii urządzenia. Podobnie skoki napięcia lub stany nieustalone mogą spowodować uszkodzenie izolacji IGBT lub uszkodzenie złączy półprzewodników. Właściwe techniki chłodzenia i rozpraszania ciepła są niezbędne, aby zapobiec utracie ciepła i zapewnić niezawodne działanie tranzystorów IGBT w VFD.
Dodatkowo kontrola jakości podczas produkcji i odpowiednie rozważania projektowe mogą zminimalizować ryzyko awarii IGBT w zastosowaniach VFD.
Stopień falownika w napędzie o zmiennej częstotliwości (VFD) służy do przetwarzania prądu stałego z prostownika na prąd przemienny o zmiennej częstotliwości i napięciu. Ten etap ma kluczowe znaczenie dla kontrolowania prędkości i momentu obrotowego silników prądu przemiennego poprzez regulację częstotliwości przebiegu wyjściowego prądu przemiennego.
Dzięki zastosowaniu technik modulacji szerokości impulsu (PWM) sterowanych przez tranzystory IGBT lub inne urządzenia półprzewodnikowe, stopień falownika generuje płynne i regulowane napięcia wyjściowe prądu przemiennego, które odpowiadają wymaganiom operacyjnym silnika. Ta zdolność umożliwia VFD osiągnięcie precyzyjnej kontroli prędkości, oszczędności energii i lepszej wydajności procesu w zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych.