Vincotech 200KW高效率、低成本功率模块，为UPS应用提供卓越性能

时间： 2018-06-18 来源：Vincotech

技术问答

电力质量和电力安全是当今工业的关键因素。不间断电源（UPS）设备是维持电力质量和电力安全的关键措施。UPS被定义为一种设备，该类型设备在公用电源出现故障时提供电源调节和备用电源，或者在足够长的时间内使关键设备正常关闭，以避免数据丢失，又或者保持所需的负载能够长时间运行，直到次级AC电源（例如一个发电机）联机运行。

VINCOTECH是全球领先的电力电子模块解决方案供应商，具有众多功率组件用于UPS应用，其功率模块可轻松实现AC/DC和DC/AC电源转换。用于UPS应用的典型拓扑结构有单相和三相整流器，半桥和H桥，升压器和NPC/MNPC/AMNPC等，功率范围可高达200KW。

图1 双转换在线式UPS应用框图

用于UPS应用的典型拓扑：

1. 三电平逆变器拓扑

两个不同的3级拓扑在UPS应用中输出逆变点的竞争优势：

NPC拓扑能够与650V组件专门配合操作，所以具有更高的开关频率。当涉及静态损耗、过压和故障处理时，MNPC拓扑结构具有更加优越的性能。NPC电路需要关断序列，以防止组件在（故障）关闭的情况下发生过压，而这对MNPC电路来说不是必需的。两种拓扑之间的交叉（效率与PWM频率）在很大程度上取决于所使用的组件。随着新一代IGBT的发展，如果使用Si元件，NPC将显示出8kHz以上的最佳性能。对于相同的当前等级来说，NPC的成本比MNPC低10％。

NPC拓扑与MNPC拓扑之间的比较：

图2 NPC三电平逆变器拓扑（左图）.MNPC三电平逆变器拓扑（右图)

2. 三电平PFC拓扑

功率因数校正一直是UPS（不间断电源）、SMPS（开关电源）和嵌入式驱动设备的主要组成部分。近年来，Vincotech一些全新设计的PFC拓扑已经投放市场。现在，工程师们有了更多的选择，然而选择正确的拓扑和组件却变得越来越困难。三电平升压型PFC拓扑是实现高功率密度和高效率的诱人解决方案。

三电平拓扑结构的巨大优势在于它减少了半导体上的电压应力，使工程师能够降低功率半导体的损耗和成本，并向更高的开关频率迈进。通常的做法是将三个单相模块组合在一个交流系统中，从而实现三相PFC所需的输出功率水平。

三种不同的3级拓扑正在争夺UPS应用中的PFC点：

图3 维纳整流器（左）.对称升压PFC（中）.中性升压PFC（右）

图4 三种拓扑的效率对比

图5 功率模块归一化成本比较

Vincotech用于UPS应用的典型功率模块系列：

1. flowMNPC 2系列

flowMNPC 2的耐压值高达1200V，工作电流有160A和200A可以选择，采用低杂散电感的flow 2封装，高度仅为13mm，能够实现低电感布局以及小型化设计。该系列高性能功率模块可为太阳能、不间断电源（UPS）和主动前端提供高成本效益的解决方案。

除此之外，flowMNPC 2系列MNPC拓扑功率模块还采用了英飞凌新一代IGBT4 HS技术，具有低导通损耗、紧凑结构，EMC性能也进一步提升。IGBT4 HS芯片技术，具有高开关频率，与中性路径中的IGBT3搭配，能够使饱和电压保持在极低水平。

flowMNPC 2采用分离输出，可防止交叉传导，低电感引脚使其具有优越的电磁兼容性。而MNPC拓扑结构专为高效地供应1200V应用而设计，能够最大限度地提高开关频率并降低输出中的电压纹波。

2. flow3xNPFC 1系列

flow3xNPFC 1是由Vincotech推出的一款带三相PFC电路的IGBT功率模块，采用了结构紧凑、低杂散电感的flow 1封装，高度仅为12mm，可广泛应用于UPS、电源等领域。

该系列IGBT功率模块采用了Infineon公司先进的IGBT H5晶元进行设计，该技术通过降低组件的寄生电容，从而保证器件具备极高的开关速度，同时具有低饱和电压和优秀的开关切换性能，能够保证PFC电路的可靠运行。

此外，flow3xNPFC 1还将IGBT H5技术与SiC二极管相结合，能够实现高开关频率；和Si二极管相比，SiC二极管几乎没有反相恢复电流，有利于效率提高，并且降低产品散热片的体积，改善EMC性能。

世强是Vincotech授权一级分销商，可供应Vincotech旗下功率集成模块、智能功率模块、半桥、H桥、整流器/制动斩波器等全线产品，可为工业驱动器、嵌入式驱动器、太阳能逆变器、不间断电源、开关电源、逆变焊机等领域提供解决方案及技术支持，产品供货稳定，价格具有竞争力。

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技术文档 - VINCOTECH - 2017/01/18 PDF 英文下载

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