【应用】基于2FSD0115+即插即用驱动器用于200kW 1000Vac三电平地铁馈能逆变电源驱动方案
【行业背景】
城市轨道交通相对于其他交通方式而言，具有安全、舒适、快速、运量大和节能环保等特点，但是伴随路网规模的扩大和客运量的剧增，城市轨道交通能源消耗总量也大幅增长，尤其是牵引供电所消耗的能源占到总消耗量的30%-40%。在国家节能减排政策的推动下，如何提高供电系统电能利用效率、降低供电总能耗成为研究的热点。
比如地铁在电动刹车制动时，能量会通过电机回馈至地铁牵引系统直流母线，造成直流母线电压升高。为稳定其母线电压，目前的方案包括制动电阻、电容储能、飞轮储能及逆变回馈等。其中再生制动能量逆变回馈装置可将能量回馈电网，节能效果好，且系统简单，投资小，得到越来越多的关注和应用。
再生制动能量逆变回馈装置，通过电力电子逆变技术，转换为可以为电网接受的交流电能，回馈到中压环网上，起到节能降耗的目的，同时保证直流接触网的安全，在回馈功能之外，还具有无功补偿和有源整流功能。
一般地铁采用750V或者1500V线路，传统逆变回馈装置采用两电平的拓扑，3300V的IGBT模块，但是存在效率低，体积大，成本高的缺点。随着近年来市场不断发展，整机对于体积和成本要求越来越高，1700V EconoDUAL™封装模块的NPC I型三电平拓扑方案开始广泛应用起来。
【系统方案】
针对750V或者1500V直流线路，采用1700V/EconoDUAL™ 封装模块的NPC I型三电平拓扑方案，可以带来以下好处：
●低成本 相比较IHM封装模块，EconoDUAL™模块价格低廉，模块成本可以降低近60%
●高频化 EconoDUAL™模块适合高频应用，采用NPC I型拓扑等效开关频率可以提高3-4倍
●体积小 该方案可以简化母排设计，结构更小，更紧凑；通过提高开关频率，大幅降低输出滤波器的体积，总体积可以降低近30-40%
系统拓扑
图1 NPC I型三电平储能变流器系统图
模块选型：
英飞凌EconoDUALTM3封装模块：FF600R17ME4
富士 Standard 2-Pack 封装模块：2MBI600VN-170P-50
驱动挑战：NPCI型三电平拓扑方案虽然有上述优势，但是在驱动技术层面存在两大技术难点：1，内外管关断时序问题：任何情况下，外管优先于内管关断，尤其是在短路故障或者欠压故障情况下。2，内管关断电压尖峰过高：由于拓扑结构比传统两电平复杂，内管存在大换流回路，实际模组设计母排杂散电感很大，很容易导致模块过压损坏。
【驱动方案】
针对上述应用场合以及行业痛点，飞仕得Firstack基于数字驱动技术，开发了专门针对EconoDUAL™封装模块 NPC I型三电平的智能驱动解决方案：基于2FSD0115+即插即用驱动器的三电平应用方案。
该方案由2FSD0115+B17(两电平版本)驱动器和2FSD0115+B17-3L（三电平版本）驱动器组成，单桥臂使用示意图如下：
图2 驱动方案示意图
外管模块A和C在实际应用中，可以优先关断，且不存在关断电压尖峰过高的问题，所以采用通用的两电平版本：2FSD0115+B17。
内管模块B在实际应用中，必须后于外管关断，且存在关断电压尖峰过高的问题，所以采用专用三电平版本：2FSD0115+B17-3L。
2FSD0115+B17-3L(三电平版本)相比较2FSD0115+B17（两电平版本）最大区别在于具有“三电平模式”和“分级关断”功能：
1， 三电平模式：检测到故障（短路或者欠压），驱动板自己不立即封锁PWM，而是将故障信息上传到控制板，让控制板协调内外管的关断时序，控制板下发关断指令，驱动接收到关断指令再封锁PWM。
2，分级关断功能：主动过电压抑制技术，通过优化IGBT的关断过程，有效降低关断电压尖峰。
上述方案可以有效解决EconoDUAL 封装模块的NPC I型三电平拓扑中的应用难点，同时具有”高可靠性“，“高性价比”，”使用方便“等特点。
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型号- 6A62-3L-NR,ED-WP-ANPC-FF1800R17IP5,MBN1200H45E2-H,GD400FFX65P3S,TIM1000ECM33-PSA011,FF450R07ME4,VPOWERSIM,2MBI1400VXB-170E-50,ST1500GXH24,TG3000SW45ZC-P200,FF600R12ME4,2MBI600NXE-170-50,4FSC0210,2FSC300C17+,TIM1200ASM45,GD600HFL170C6S,FF450R33TE3,2MBI450VN-170-50,PM0538-N,5SNA1200G3301,FF900R12ME7_B11,CM800HC-66H,ED-WP,FPS008TI062IA001,FF600R17ME4,FZ1500R33HE3,2FSD0115+,TG600HF17M1-S300,5SND0500N330300,CM1500HC-66R,ED-WP系列,SGM400PB7B1TFM,5SNA1200G450350,1MBI1600U4C-170,YMIF1200-45,6FSC08110,ED0215,2MBI800XNE120-50,A0-VS122PA690M7-L759F70,FZ1500R33HL3,2FSD0420-EDC,2MBI800XNE-120-50,FF1000R17IE4,HV10110D,FZ1200R45KL3_B5,TG1000HF17H1-S300,ED0438E,2FSC0210H-DB,FF450R17ME4,FPI-2FSC0210H-DB-A5,SKM1400GB17R8,TG600HF12M1-S3A00,SEMIX603GB12E4P,2FSD0320T+,CM1200HC-66H,HMV10126,TIM1500ESM33-PSA012,F3L150R07W2E3_B11,SKM1000GB17R8,2MBI1400VXB-120P-54,CM450DX-24T1,2FSD0410-62C,CM300DX-34T,FPI-C-CORE-S-DB-A2,FF1800R12IE5,TIM1200ASM45-PSA011,300C17,HV1027P,5SNA1200E330100,F3L300R07PE4,1FSD08110,FF450R12ME4,FF1800R17IP5,FPS005TI062IA002,SKM300MLI066TAT,FZ2400R17HE4,SEMIX603GB12E4IP,5SNA1500E330305,CM1200HG-90R,2FSD0338,FS400R07A1E3,1MBI2400VD-170E,FF900R12ME7,FPI-C-CORE-S-DB-B3,FS-L-500,2MBI800U4G-120,FZ1600R17HP4,PM110TRP,GD300MLT60C2S,2FSC0410-SIC,2FSC1050,2FSC0435+,FF300R17KE4,APM0438-13H,GD1500SGL330A4S,ED64-2-E,FF1400R12IP4,HP1-39J-A,4FSC08110,PM124-ANPC,PM140,CM600DX-34T,ED-WP-FF1000R17IE4,CM1200DW-34T,1FSD215,PM0438IP5-245G,C-CORE,FF1400R17IP4,2MBI1400VXB-170P,TIM500GDM33-PSA011,TG400FF08S2-S3A00,2MBI600VN-170-50,2FSC0210L-DB,SK08110,FF1400R17IP4,SKM300GB17E4,PM124-NPC,GD450HF120C6S_G8
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型号- Z-2300D0820203,2MBI450VN-170-50,2FSD0115++B17-3L,2FSD0115+B17-3L-XXX-C,2FSD0115+B17-3L-FF450R17ME43,2MBI600VN-170-50,2FSD0115+B12-3L-FF450R17ME4-C,2FSD0115+B17-3L-XXX,FF600R17ME4,2FSD0115+B17-2C0,2FSD0115+B12-FF450R17ME4-C,FF450R17ME4,2FSD0115+B17-3L,2FSD0115+B17-XXX-C,2FSD0115+B17,2FSD0115+B17-FF450R17ME4,2FSD0115+B17-XXX,Z-81020100134000
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现货市场
服务
可定制变压器电压最高4.5KV，高频30MHz；支持平面变压器、平板变压器、OBC变压器、DCDC变压器、PLC信号变压器、3D电源、电流变压器、反激变压器、直流直流变压器、车载充电器变压器、门极驱动变压器等产品定制。
最小起订量： 100000 提交需求>
测试范围：扬兴晶振全系列晶体，通过对晶体回路匹配分析，调整频率、驱动功率和起振能力，解决频偏、不起振、干扰、频率错误等问题。技术专家免费分析，测完如有问题，会进一步晶振烧录/修改电路。
实验室地址： 深圳 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
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