PI用技术驱动新能源时代的产品升级

如今的能源应用趋势正在逐渐向新能源的方向发展。与传统能源相比，风能、太阳能、水能和生物质能等新能源表现出非常明显的价格便宜、安全环保、可再生性强等特点，并开始在风力发电、光伏发电、高压直流输电、轨道交通等领域获得广泛的应用。

在参加2023 PCIM Europe期间，深耕于中高压逆变器应用门极驱动器技术领域的知名公司Power Integrations（以下简称PI）推出两款新驱动器——新款SCALE-iFlex LT NTC系列IGBT/SiC模块门极驱动器和单通道即插即用型门极驱动器1SP0635V2A0D。

专为新能源应用量身定制的新产品系列SCALE-iFlex LT NTC

从命名上看，SCALE-iFlex LT NTC驱动器的最大特点是集成隔离的NTC信号的检测和传输功能。相比于以往产品，这是一项新的技术突破。

SCALE-iFlex是PI在2019年推出的用于并联高达3300V的100x40 mm IGBT/SiC模块的即插即用门极驱动器。SCALE-iFlex门极驱动器产品系列包括一个中央绝缘主控制(IMC) 2SI0400T2xxC和多达四个模块适配型门极驱动器(MAG) 2SM0120D2xxC，以及一个电缆套件。SCALE-iFlex可通过绝缘母线由MAG向IMC提供集成温度报告。

而LT是Lite的缩写。因为PI独有的并联驱动技术可以使得SCALE-iFlex LT实现精确控制并联开关模块之间的均流，从而提高系统功率。它可以将每个模块的均流范围控制在5%之内，同时减少模块电流降额。MAG可以提供本地控制，包括短环路和本地驱动，开通和电压斜率紧密匹配，快速本地化保护，全面的开关状态报告。而SCALE-iFlex LT NTC驱动器内置的温度检测(NTC)功能可以实现每个开关的温度报告，快速识别模块过压，连续系统监控，为系统增加30%的额定功率。

在谈及SCALE-iFlex LT NTC驱动器是如何将温度检测(NTC)报告给IMC时，王皓解释说：“SCALE-iFlex LT NTC驱动器的温度检测功能是通过读取模块内置NTC的电阻实现的。这个电阻可以在一定程度上反映模块内部IGBT的节温的温度。门极适配板MAG通过A/D采样电路将阻值信息转换为电压喜好，之后再通过IMC的隔离单元把电转换过的电压信号变成频率信号，通过原边的低压侧的控制侧的端子传递给整个逆变器系统的控制单元，让控制单元可以知道NTC的并联的模块在运行过程中的最高的节温是多少。”

下图是两个并联模块的实测波形，使用的是英飞凌的插序封装的模块FF1800XTR17T2P5，RG(ON) = 0.54Ω，RG(ON) = 3.0Ω。我们可以看到，在开通瞬间的均流效果非常一致，在关断时的尖峰问题也控制得很好。

SCALE-iFlex LT NTC驱动器的精确均流控制，给定系统的功率增加20%，是风电变流器、光伏和储能应用的理想解决方案。它支持流行的100mmx140mm IGBT半桥模块，例如Mitsubishi LV100 和 Infineon XHP 2，绝缘耐压高达3300V，直接支持SiC模块。SCALE-iFlex LT NTC驱动器兼具SCALE-iFlex的高灵活性的特点，不仅可以提供线缆的方式连接IMC和MAG，还可以直接将IMC安装在MAG上方，提供灵活并联方案，可以适配不同客户对于不同设计的需求，例如在使用风能的方案中，各模块之间的距离要大一些，注重散热；在水冷方案中，各模块排布要紧凑，注重尺寸小。同时，驱动器内部集成了完善的保护特性，提供退饱和短路检测的功能，以保证模块和整个系统在发生短路的时候，可以及时关掉整个系统，防止IGBT失效。此外，PI还提供三防漆涂覆服务，以提高产品的使用寿命和可靠性。

Power Integrations产品营销经理Thorsten Schmidt表示：“设计人员在可再生能源和轨道交通系统中使用SCALE-iFlex驱动器后，已经从系统性能提升中获益匪浅；SCALE-iFlex方案能够以非常专业的方式处理模块并联，可以在不损失性能或进行电流降额的情况下省去五个模块中的一个。添加隔离的NTC输出可降低硬件复杂性，尤其是电缆和连接器，并有助于提高系统可观测性和整体性能。”

数字化单通道即插即用型门极驱动器1SP0635V2A0D

PI的另一款新产品是可报告遥测数据的单通道即插即用型数字门极驱动器1SP0635V2A0D，适配于尺寸为190mmx140mm的3300V以内的IHM和IHV IGBT模块，应用领域包括轨道牵引逆变器、电网和中压变频器。

1SP0635V2A0D用于预测性维护和生命周期预测的遥测技术可提高系统可靠性，包括提供驱动板和外部NTC的温度检测功能，直流母线电压检测功能，门极电压和门极监控功能，短路检测、保护和通知功能。它内部集成了包括温度、器件和母线状态信息在内的多个检测电路，可简化系统设计并增强可观测性、控制性和可靠性。1SP0635V2A0D将PI成熟可靠的SCALE-2开关性能和保护特性与可配置的隔离串行输出接口（75kHz协议）相结合，增强了驱动器的设定灵活性，且能提供全面的遥测报告，以实现准确的寿命估算。1SP0635V2A0D的短路和动态高级有源钳位(DAAC)功能可提供过压保护，并且通过光纤接口和外部DC/DC可进行隔离(ISO6125R-33)。此外，PI还提供三防漆双面涂覆服务。

Power Integrations产品营销经理Thorsten Schmidt表示：“串行状态输出协议包含关键的实时测量，有利于进行高级操作验证，并显著提高逆变器运行状况、可靠性和效率的整体可见性。工程师可以根据PI标准的即插即用协议调整监测和控制系统，或者在项目开发阶段要求PI工程师进行自定义调整。”

王皓表示，PI的客户特定设计(CSD)产品可以基于修改现有产品而成，也可以全面定制开发。CSD产品以全面测试为后盾，可以对开关性能、可靠性和功能进行优化，从而为客户量身定制最佳门极驱动器。

新能源行业的蓬勃发展正在推动各行各业开展能源绿色转型，PI将一如既往地发挥自身技术优势，以先进的数字化技术驱动行业生产制造模式转型升级，推动行业高质量的可持续发展。