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【探讨】G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明 精华星级星级星级星级星级
2018-07-11 17:00:46
楼主

一次涉及到旧设备更换电机的问题,让自己花时间又研究了一下G120功率模块的选型问题,因为新换电机功率提高了,目前的变频器是否匹配新电机,是需要提前考虑的。

 

之前知道功率模块分为重过载和轻过载,但是对具体的区分方式不是很清楚,这次花时间了解了一下。

个人目前的总结是,相比较于重过载,轻过载,就是短时间内变频器输出的电流比基准电流稍微高一些,最大1.5倍,其他时间内输出的电流就可以大一点;

而重过载,则是短时间内输出的电流要比基准电流更大一些,则其他时间内输出的电流就需要更小一些。

或者还可以说负载电流波动大的,则需要选更大功率的功率模块,反之,则选比较接近实际功率的。

以达到输出的平衡或者说有更多的散热时间。


在拿7.5KW的功率单元计算时,我发现的一个问题是,轻载1.5倍过载比重载2倍过载电流还大,分别是27A和26.5A,1.1倍轻载和1.5倍重载相同都是19.8A,非过载阶段,其余的240s,轻载18A,重载13.2A。如此,单从时间和电流看,好像这个型号的功率单元,在轻载状态下,可能输出更多的电流,当然这也描述可能不够准确,但也这正是我不理解的地方,打电话问了下客服也没有给我讲明白,我又统计了其他功率的功率模块,有的是这样,有的不是。

期望论坛的高手再讲解一下。


之前见版主发过这个图,



【探讨】回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明 精华星级星级星级星级星级
2018-07-12 14:32:01
1楼

有简单地说和详细地说。

简单地说:

这是由IGBT开关元件自身特性和设计散热的“热平衡”决定的。

指定的IGBT元件有其具体的工作温度、频率参数、额定电流和最大电流相关曲线。任何时候都不可超过边界范围。


详细地说:

半导体开关元件实际上并不是理想的“开关”,在导通和关闭时,是存在Tr上升、下降(微秒级)过程的。在此过程中,半导体处于电阻状态。因此,I2R是变换成热量,透过散热器散热达到热平衡。

其次,IGBT导通时,还存在导通压降(1伏左右)。所以导通时,IVd也是变换成热量。

所以,同一IGBT工作频率越高,元件发热量越大。而散热设计已经确定,所以,要降容使用。

(你那个图是指2kHz开关频率。增大工作频率时,还得下降指标。)

因为I2R,随着电流增大,热损耗功率是指数上升,所以,如果是存在 2倍额定功率输出,那么常态使用的连续工作额定指标要降低。

所以,东西就是那个东西。根据使用状态,来看它的连续工作的额定功率

【探讨】回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明
2018-07-12 16:50:42
2楼

 LO及HO,除了考虑工作周期,也就是你说的3秒、57秒、240秒时对应的不同过载能力,还要考虑环境温度及海拨高度。综合以上所有因素后,就可以知道HO与LO输出电流不能单纯的比较大小了。

这些在样本中都有数据或图表。

【探讨】回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明
2018-07-12 17:12:08
3楼
以下是引用老兵在2018-07-12 16:50:42的发言 >2楼

 LO及HO,除了考虑工作周期,也就是你说的3秒、57秒、240秒时对应的不同过载能力,还要考虑环境温度及海拨高度。综合以上所有因素后,就可以知道HO与LO输出电流不能单纯的比较大小了。

这些在样本中都有数据或图表。

谢谢版主!


之前一直凭简单的经验去选择驱动器,比如在电机功率确认之后,驱动器的功率一般是比电机功率至少大1档的,而且目前g120功率模块的选型,都是HO功率还要比电机功率大一档,目前来看如此使用基本是没有问题的,只要电机功率选择是匹配所驱动设备的,但是在一定程度上是造成了浪费的。

上次记得y版还是k版说一般是选择当前规格的最大功率,说价格差不多,今天自己看了一下,同一规格,不同功率,价格上也还是有一些区别的。


环境因素等包括电机实际运行的过载情况,很多时候我们电控这边前期还是得不到准确的数据,看来选型还是综合理论计算和经验积累来做哈!!!但是基本原理尽可能的搞清楚了还是很有用的~!

【探讨】回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明
2018-07-12 18:21:07
4楼
以下是引用老兵在2018-07-12 16:50:42的发言 >2楼:1494830

引用2楼详细内容:

 LO及HO,除了考虑工作周期,也就是你说的3秒、57秒、240秒时对应的不同过载能力,还要考虑环境温度及海拨高度。综合以上所有因素后,就可以知道HO与LO输出电流不能单纯的比较大小了。

这些在样本中都有数据或图表。

以下是引用Haohaobb在2018-07-12 17:12:08的发言 >3楼

谢谢版主!


之前一直凭简单的经验去选择驱动器,比如在电机功率确认之后,驱动器的功率一般是比电机功率至少大1档的,而且目前g120功率模块的选型,都是HO功率还要比电机功率大一档,目前来看如此使用基本是没有问题的,只要电机功率选择是匹配所驱动设备的,但是在一定程度上是造成了浪费的。

上次记得y版还是k版说一般是选择当前规格的最大功率,说价格差不多,今天自己看了一下,同一规格,不同功率,价格上也还是有一些区别的。


环境因素等包括电机实际运行的过载情况,很多时候我们电控这边前期还是得不到准确的数据,看来选型还是综合理论计算和经验积累来做哈!!!但是基本原理尽可能的搞清楚了还是很有用的~!

是说相同的 FSx,比如根据条件计算应该是 FSC的功率单元,如可能,尽可能买 功率最大的。

因为,除了IGBT额定值不同,其他元件都是一样的。(IGBT模块外形尺寸都是一样的。)

所以,价差很小。

而从FSC 跳到 FSD 差价就大许多了。

是这个意思!!


顺便说一句。随着IGBT工作频率的上升,实际上就是 每秒的开关次数上升,开关过程(阻性状态的)占比增加,导致元件迅速发热。高质量的IGBT设计。可以运行更高的频率。达到或超过16kHz的工作频率时,人耳已经听不见变频器运行的(开关)电磁噪音了。这就是静音运行。

目前,我只见过日本的器件能达到这个水平。


【探讨】回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明
2018-07-13 10:06:10
5楼

我还是更喜欢,更习惯采用负载特性来确定轻载型与重载型的选择。


比如电机功率30kW,4极异步电机,如果驱动恒转矩负载,我就选重载型30kW装置;如果是风机泵类的变转矩负载驱动,我就选轻载型的装置。


对于6极以上的电机,我就要关注电流了,选择与电机额定电流适配的轻载型或重载型装置。原则还是恒转矩负载选重载;风机泵类选轻载。


风机泵类中,罗茨风机和潜水泵属于恒转矩负载看待。

【探讨】回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明
2018-07-13 10:46:41
6楼
以下是引用老兵在2018-07-12 16:50:42的发言 >2楼:1494830

引用2楼详细内容:

 LO及HO,除了考虑工作周期,也就是你说的3秒、57秒、240秒时对应的不同过载能力,还要考虑环境温度及海拨高度。综合以上所有因素后,就可以知道HO与LO输出电流不能单纯的比较大小了。

这些在样本中都有数据或图表。

以下是引用Haohaobb在2018-07-12 17:12:08的发言 >3楼:1494832

引用3楼详细内容:

谢谢版主!


之前一直凭简单的经验去选择驱动器,比如在电机功率确认之后,驱动器的功率一般是比电机功率至少大1档的,而且目前g120功率模块的选型,都是HO功率还要比电机功率大一档,目前来看如此使用基本是没有问题的,只要电机功率选择是匹配所驱动设备的,但是在一定程度上是造成了浪费的。

上次记得y版还是k版说一般是选择当前规格的最大功率,说价格差不多,今天自己看了一下,同一规格,不同功率,价格上也还是有一些区别的。


环境因素等包括电机实际运行的过载情况,很多时候我们电控这边前期还是得不到准确的数据,看来选型还是综合理论计算和经验积累来做哈!!!但是基本原理尽可能的搞清楚了还是很有用的~!

以下是引用yming在2018-07-12 18:21:07的发言 >4楼

是说相同的 FSx,比如根据条件计算应该是 FSC的功率单元,如可能,尽可能买 功率最大的。

因为,除了IGBT额定值不同,其他元件都是一样的。(IGBT模块外形尺寸都是一样的。)

所以,价差很小。

而从FSC 跳到 FSD 差价就大许多了。

是这个意思!!


顺便说一句。随着IGBT工作频率的上升,实际上就是 每秒的开关次数上升,开关过程(阻性状态的)占比增加,导致元件迅速发热。高质量的IGBT设计。可以运行更高的频率。达到或超过16kHz的工作频率时,人耳已经听不见变频器运行的(开关)电磁噪音了。这就是静音运行。

目前,我只见过日本的器件能达到这个水平。


嗯 ,我记得就是y版主说的,我理解就是指这个FS*;

我统计了我们常用的规格范围,FSB-FSE,

基于我们采购的当前价格数据,貌似随着随着功率增加,基本是1k多的差价,bcd规格的变化,感觉和同一规格不同功率之间好像差别不明显,当然这只是基于我手头的数据。

de之间的差价要明显多一点,3k多,变频器应该是功率越大,价格也是越高吧。

【探讨】回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明
2018-07-13 10:48:11
7楼
以下是引用kdrjl在2018-07-13 10:06:10的发言 >5楼

我还是更喜欢,更习惯采用负载特性来确定轻载型与重载型的选择。


比如电机功率30kW,4极异步电机,如果驱动恒转矩负载,我就选重载型30kW装置;如果是风机泵类的变转矩负载驱动,我就选轻载型的装置。


对于6极以上的电机,我就要关注电流了,选择与电机额定电流适配的轻载型或重载型装置。原则还是恒转矩负载选重载;风机泵类选轻载。


风机泵类中,罗茨风机和潜水泵属于恒转矩负载看待。

我们的设备主要是输送、提升,有的带配重,有的不带配重,以及一些设备水平方向的轮式移动驱动等;

目前g120的选型基本是重载功率比电机高一档,看来是有些浪费的。

【探讨】回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明
2018-07-13 13:34:46
8楼
以下是引用Haohaobb在2018-07-13 10:48:11的发言 >

我们的设备主要是输送、提升,有的带配重,有的不带配重,以及一些设备水平方向的轮式移动驱动等;

目前g120的选型基本是重载功率比电机高一档,看来是有些浪费的。

如果是我,轮式移动,输送,提升,都用重载型配置。

【探讨】回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明
2018-07-13 13:59:48
9楼
以下是引用Haohaobb在2018-07-13 10:48:11的发言 >:1494954

引用详细内容:

我们的设备主要是输送、提升,有的带配重,有的不带配重,以及一些设备水平方向的轮式移动驱动等;

目前g120的选型基本是重载功率比电机高一档,看来是有些浪费的。

以下是引用kdrjl在2018-07-13 13:34:46的发言 >8楼

如果是我,轮式移动,输送,提升,都用重载型配置。

谢谢k版指导;

对比我们目前的选型测量,看来以后选型要改一下。否则功率浪费了。

不过最近检查发现之前有项目电机选小了,按照电机不过载的情况下,电机还有提高2个功率档位,由4-7.5kw,如此看当时选的变频器倒是也能满足更换后的电机了。

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