ما هو الفرق بين وحدات IGBT و IGBT ذات الأنبوب الواحد؟

ما هو الفرق بين وحدات IGBT و IGBT ذات الأنبوب الواحد؟

تعد IGBTs (الترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة) مكونات رئيسية في إلكترونيات الطاقة، وتستخدم على نطاق واسع في العاكسات، ومحركات المحركات، وغيرها من التطبيقات عالية الطاقة. يمكن تصنيفها إلى أنواع مختلفة بناءً على بنائها وتطبيقها. هناك نوعان شائعان هما IGBTs المعيارية وIGBTs أحادية الأنبوب. وهنا كيف تختلف:

وحدات IGBTs المعيارية (تُعرف أيضًا باسم وحدات IGBT)

- البناء:  Modular IGBT هي وحدة إلكترونية تدمج العديد من ترانزستورات IGBT، وثنائيات العجلة الحرة، ودوائر القيادة. إنها تعتمد تعبئة وحدات أكبر، وهذا التصميم المتكامل يمكنه بسهولة تحقيق تطبيقات عالية الطاقة.   يتم تركيب هذه الوحدات على ركيزة مشتركة، عادةً ما تكون لوحة قاعدة من السيراميك، مما يساعد في تبديد الحرارة.

- التعقيد: إنها أكثر تعقيدًا نظرًا لتكوينها متعدد القوالب وغالبًا ما تشتمل على مكونات إضافية مثل محركات البوابة ودوائر الحماية وأحيانًا أنظمة التبريد.

- التعامل مع الطاقة: يمكنهم التعامل مع التيارات والفولتية الأعلى بسبب الاتصال المتوازي لـ IGBTs المتعددة داخل الوحدة.

- التطبيقات: مناسبة لتطبيقات الطاقة العالية مثل محولات الطاقة المتجددة، ومحركات الجر في المركبات الكهربائية، وأجهزة التحكم في المحركات الصناعية حيث تتطلب معدلات تيار وجهد عالية.

- المزايا: توفير إدارة حرارية أفضل، وتكامل أسهل في الأنظمة، وموثوقية أعلى محتملة بسبب تكرار IGBTs المتعددة.

IGBTs أنبوب واحد

- البناء: تتكون IGBTs ذات الأنبوب الواحد من قالب IGBT واحد مغلف في حزمة، غالبًا مع صمام ثنائي مدمج. تستخدم عادةً عبوات مثل TO-247 أو TO-220. هذه العبوة تجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات منخفضة الطاقة. ليس لديهم التعقيد الإضافي للقوالب المتعددة أو الركيزة المشتركة.

- التعقيد: فهي أبسط في التصميم والبناء، مما يجعلها أسهل في التعامل معها واستبدالها.

- التعامل مع الطاقة: بشكل عام، فإنها تتعامل مع التيارات والفولتية المنخفضة مقارنةً بـ IGBTs المعيارية، على الرغم من توفر بعض IGBTs أحادية الأنبوب عالية الطاقة.

- التطبيقات: أكثر ملاءمة لتطبيقات الطاقة المتوسطة مثل محركات المحركات الصغيرة وأنظمة UPS ومحولات الأغراض العامة.

- المزايا: إنها أكثر فعالية من حيث التكلفة، ولديها محاثات طفيلية أقل، وأسهل في الاندماج في الدوائر التي تؤخذ فيها قيود المساحة بعين الاعتبار.

تم تصميم IGBTs المعيارية للتطبيقات التي تتطلب قدرات ومتانة عالية في التعامل مع الطاقة، في حين تُفضل IGBTs أحادية الأنبوب في التطبيقات التي تكون فيها البساطة وفعالية التكلفة والحجم الصغير أمرًا بالغ الأهمية. غالبًا ما يعتمد الاختيار بين النوعين على المتطلبات المحددة لنظام إلكترونيات الطاقة المعني.

الاختيار والاعتبارات:

When selecting an IGBT, factors such as voltage level, current capacity, switching frequency, thermal stability, reliability, cost, and compatibility of the driving circuit need to be considered. The selection of single tube and modular IGBTs also needs to be determined based on specific application scenarios and power requirements.

Overall, modular IGBT and single tube IGBT each have their own characteristics and applicable scenarios. When choosing, it is necessary to comprehensively consider various factors based on specific application and system requirements.

Role of IGBTs in AHF/SVG

IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) play a crucial role in AHF (AHF/SVG) and SVGs (AHF/SVG), both of which are advanced power conditioning systems used in electrical grids to improve power quality and efficiency.

AHF/SVG are designed to mitigate harmonic distortions in the power supply. Harmonics are unwanted frequencies that can cause issues like overheating of equipment, increased losses, and reduced system efficiency. IGBTs in AHF systems function as fast-switching power devices that allow the filter to inject or absorb current at precise moments. This active injection of current counteracts the harmonic currents present in the system, effectively canceling them out. The IGBTs enable the AHF to respond quickly to changing conditions, making them effective in dynamic environments.

When used for reactive power compensation and voltage stabilization in power systems. Unlike traditional capacitor banks, which can only supply reactive power, AHF/SVGs can both supply and absorb reactive power, providing dynamic voltage support. IGBTs are central to the operation of AHF/SVGs because they are used to synthesize the variable AC voltage that is either added to or subtracted from the grid voltage. This synthesized voltage can lead or lag the grid voltage by 90 degrees, effectively controlling the amount of reactive power injected or absorbed by the AHF/SVG.

Here are the key roles of IGBTs in them：

1. Fast Switching Capability: IGBTs can switch at high speeds, allowing for rapid response to changes in grid conditions.

2. Bidirectional Power Flow: IGBTs enable AHF/SVG to manage bidirectional reactive power flow, improving voltage stability.

3. Efficiency: Modern IGBTs have low switching and conduction losses, contributing to the overall efficiency of the AHF/SVG system.

4. Control Flexibility: The use of IGBTs allows for precise control over the reactive power output, making AHF/SVGs highly adaptable to various operating conditions.

In both AHFs and SVGs, IGBTs are essential for their high-speed switching capabilities, which translate into the ability to precisely control the current and voltage waveforms, thus enhancing the performance of these systems in maintaining power quality and stability.