Igbt模块化平台可以提高许多电力设备系统的开发效率，特别是一些非常新颖的系统。该平台可为产品的应用带来诸多好处，包括:软开关大功率逆变器、降低DC电容、提高可靠性的交交变频器、多电平模块化可扩展大功率逆变器以及由大功率低频变频器和小功率高频多功能负载调节器组成的高性能低成本功率转换系统。

利用余思敏控制的先进开关模式电源拓扑结构和可实现单板多模块的semix模块化平台，我们可以设计和制造一种现代的、高可靠性的逆变器，平均故障间隔时间为80，000小时(10年)。Semix是Semix产品主要目标的一个例子，即降低特定应用领域系统的总功耗，其先进的设计技术从器件级开始将系统损耗降至最低。低功率损耗意味着更高的工作效率、节能和简化散热，从而实现更紧凑、更小、更轻和更低成本的系统。在热处理过程中消除不必要的热阻与提高硅片的性能同等重要。许多先进技术已被用于沟槽栅极组件，以减少模块、连接部件、磁性材料和热处理部件中的静态损耗。

更好的磁性材料和更高的开关频率有助于实现更紧凑的设计，因此人们追求更高的模块工作频率，由此产生的问题是开关损耗成为半导体开关器件的主导因素。在追求更高效率的过程中，器件的动态开关损耗、吸收电路的损耗、电机绝缘的dv/dt应力、电磁兼容性、高开关频率下长电缆连接的电机端的升压效应和能量质量都是通过硅片技术和开关元件拓扑技术来解决的。开关损耗最小的软穿通(spt)模块可以在高开关频率下工作。零电压导通或零电流关断的软开关技术有助于进一步减少或消除上述问题。

先进的动力设备系统

图1是三相零电流瞬变(zct)逆变器电路的软瞬变控制策略图。每个相位电路包括一个lc谐振器、两个主开关器件和两个辅助开关器件。参考文献[3]中报道，它们可以显著降低器件的开关损耗和电压/电流应力。该电路的主要优点如下:
各相的辅助电路是独立的，只与该相主电路的软瞬态有关；
由于主电源回路中没有其他串联设备，开关电压应力为DC母线电压；
辅助开关设备的额定电流远小于主开关设备的额定电流。

与硬开关电路相比，软开关器件的导通损耗可降低70%，关断损耗可降低85%。更重要的是，二极管反向恢复的峰值电流降低了75%，而器件关断时的电压过冲和高频振荡基本消失[4]。每个开关周期的电流应力和热应力均匀分布在辅助器件上，谐振电容上的电压应力降低30%。各相的软瞬态过程独立进行，与主控制器无关。为硬开关逆变器设计的任何脉宽调制模式也适用于软开关逆变器。辅助开关器件仅在接通和断开主功率开关器件的瞬态过程中进行切换，并且具有高峰值谐振电流的窄信号通过它。辅助开关器件的最大峰值电流与平均电流之比可以高达20倍。半×3模块(700a/1200v)作为主电路，半×2模块(300a/1200v)或半×2模块(200a/1200v)作为辅助电路的有功功率电路图如图1a所示。S3multi适配器板用于将skyper的驱动、监控、保护和控制信号传输到控制板。

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图1 .三相零电流瞬态(zct)逆变器的电路图[/center]

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[中心]图1a .三相零电流瞬变(zct)逆变器中的semix模块系列[/中心]

文献[5]提出了一种新的高性能、低成本的功率转换系统结构图。该系统由一个主转换器和一个多功能负载调节装置组成，如图2所示。主变换器在低开关频率下处理大部分能量转换，负载调节装置在高开关频率下只处理小部分能量转换，因此非线性负载引起的谐波电流只占整个负载电流的一小部分。系统的主变换器开关频率为5khz，输出功率为150kw，负载调节装置开关频率为20khz，输出功率为30kw。主变流器采用semix703gd126模块，负载调节装置采用3xsemix302gb128模块。

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图2 .由主逆变器和负载调节器组成的电力系统电路框图

参考文献[6]描述了一种多级大功率和/或高压电机驱动器。多电平变换器能产生近似正弦电压基波信号，几乎不产生电磁干扰或共模电压，非常适合驱动大电流、高压电机。这种分层串联逆变器可以适用于所有大型汽车的电力驱动，因为它有几个DC电压源的水平。分级串联逆变器由一系列H桥(单相、全桥)逆变器单元组成，如图3所示。这些多电平转换器由于开关频率低而具有高效率。当多电平逆变器用作整流器将交流电转换为DC时，功率因数接近1，不会出现电磁干扰或共模电压/电流问题。使用semix智能功率模块的多电平转换器如图3所示。

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图3 .驱动大功率和/或高压电机的多电平转换器的电路配置图

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[中心]图3a .用于高功率和高压多电平转换器的semix模块化平台[/中心]

箝位电容多电平逆变器(fcmi)技术可以从三个电平扩展到任意数量的电平，如图4所示。多电平逆变器在高压驱动领域有很多优势，因为它可以通过一定数量的低额定电压器件将高输入输出DC电压合成为合适的多电平输出电压信号。多电平逆变器可以降低电压应力和传导损耗，改善大功率应用中的谐波问题。不同多电平理论和拓扑结构的逆变器已被应用于电机驱动等领域。由于不同的电压嵌入方法，这些逆变器的结构变化很大。箝位电容多电平逆变器(fcmi)需要在两对开关器件之间配备一个嵌入式电容cf，以便为每对开关管形成一个标准的浮动两电平逆变器。Fcmi为转换器的每个开关臂节省了两个额外的嵌入式二极管和一个中间电容点。因此，fcmi结构相对简单，并且消除了嵌入式二极管的反向恢复问题。图4a使用了两个semix904gb126模块，最新沟槽igbt技术的低正向导通压降是该逆变器的技术亮点。[7]为fcmis提出了几种不同的软开关拓扑。

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图4 .带箝位电容的半桥三电平逆变器的电路配置图

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[中]图。4a .semix模块化平台在箝位电容三电平逆变器中的应用

反对将矩阵功率转换器(mc)用于工业用途的主要理由是矩阵功率转换器需要大量的有源器件和栅极驱动电路，这不利于降低成本和提高可靠性。在传统的矩阵变换器中，需要18个独立控制的有源器件和栅极驱动电路，而只需要12个具有DC电压连接的功率变换器。通过改变能量交换过程，可以减少作为双向开关的有源器件的数量。如果吸收电容器和双向开关器件并联，在两个连续的导通状态之间将形成小的死区时间，在此期间负载电流将由吸收电容器承受。双向开关可以安全切换，开关状态不重叠，可以降低关断损耗，限制dv/dt，消除开关器件的过压。在工业应用中已经实现了一些有吸引力的软开关方法，其中之一是辅助谐振变换器(arcp)的原理[8]。在本文中，提出了一种非常规拓扑，它可以大大减少所需组件的数量。有源器件的数量可以减少到12个，与具有中间DC链路的转换器数量一样多，但仅为传统矩阵转换器数量的2/3。由于导通损耗分布更均匀，开关损耗更小，所以器件的芯片面积可以做得比具有相同功率的中间DC电压环节的逆变器更小，但控制复杂度会增加。如果故障处理方法、虚拟接地的稳定性、控制硬件的可靠性以及优化的双向器件等问题能够得到成功解决，arcp-mc就可以满足某些特殊用途转换器在超高开关频率下的需求。用于优化双向设备的改进的gb模块semix如图5所示。s3multi智能适配器板可以解决增加的控制复杂性。

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[中]图5 .矩阵变换器交流开关设备的改进型semix“GB”模块[/中]

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[b]结论:[/b]

功率器件技术的进步、大功率集成电路和分布式控制技术的发展，为先进技术和硅密集型高效直接交-交功率转换技术带来了新的机遇，可用于电机驱动、不间断电源、变频器和能量再生控制。

许多低功率半导体器件被用来构造相对高功率的转换器，并且这种多级能量转换技术已经引起了极大的关注。该技术具有开关损耗低、输出交流谐波含量低的优点，但其控制也非常复杂。

多单元多电平变换器正引起人们的关注。这种转换器具有许多优点(电磁兼容性、模块化、可维护性……)，但也存在许多控制和结构问题。分布式控制策略正成为电力变换器控制模式的新趋势。多单元功率变换器的分布式控制策略通常通过空矢量pwm算法和状态矢量空区间(ss)方法来实现。带有semixs3multi适配器板的智能电源模块解决方案可以支持这种复杂的分布式控制策略。