¿Cuál es la diferencia entre IGBT modular e IGBT de tubo único?

¿Cuál es la diferencia entre IGBT modular e IGBT de tubo único?

Los IGBT (transistores bipolares de puerta aislada) son componentes clave en la electrónica de potencia, ampliamente utilizados en inversores, variadores de motor y otras aplicaciones de alta potencia. Se pueden clasificar en diferentes tipos según su construcción y aplicación. Dos tipos comunes son los IGBT modulares y los IGBT de tubo único. Así es como se diferencian:

IGBT modulares (también conocidos como módulos IGBT)

- Construcción:  IGBT modular es un módulo electrónico que integra múltiples transistores IGBT, diodos de rueda libre y circuitos de conducción. Adopta un paquete de módulos más grande y este diseño integrado puede lograr fácilmente aplicaciones de alta potencia.   Estos módulos se montan sobre un sustrato común, normalmente una placa base de cerámica, que ayuda a la disipación del calor.

- Complejidad: Son más complejos debido a su configuración de múltiples matrices y a menudo incluyen componentes adicionales como controladores de puerta, circuitos de protección y, a veces, incluso sistemas de refrigeración.

- Manejo de energía: Pueden manejar corrientes y voltajes más altos debido a la conexión en paralelo de múltiples IGBT dentro del módulo.

- Aplicaciones: Adecuado para aplicaciones de alta potencia, como inversores de energía renovable, unidades de tracción de vehículos eléctricos y controles de motores industriales donde se requieren altas clasificaciones de corriente y voltaje.

- Ventajas: Ofrece una mejor gestión térmica, una integración más sencilla en los sistemas y una confiabilidad potencialmente mayor debido a la redundancia de múltiples IGBT.

IGBT de un solo tubo

- Construcción: Los IGBT de un solo tubo constan de una única matriz IGBT encerrada en un paquete, a menudo con un diodo integrado. Normalmente se utilizan embalajes como TO-247 o TO-220. Este embalaje lo hace más adecuado para aplicaciones de baja potencia. No tienen la complejidad adicional de múltiples matrices o un sustrato compartido.

- Complejidad: Son más simples en diseño y construcción, lo que los hace más fáciles de manipular y reemplazar.

- Manejo de energía: Generalmente, manejan corrientes y voltajes más bajos en comparación con los IGBT modulares, aunque hay disponibles algunos IGBT de tubo único de alta potencia.

- Aplicaciones: Más adecuado para aplicaciones de potencia media, como variadores de motor más pequeños, sistemas UPS e inversores de uso general.

- Ventajas: Son más rentables, tienen inductancias parásitas más bajas y son más fáciles de integrar en circuitos donde se consideran limitaciones de espacio.

Los IGBT modulares están diseñados para aplicaciones que requieren robustez y capacidades de manejo de alta potencia, mientras que los IGBT de tubo único se prefieren en aplicaciones donde la simplicidad, la rentabilidad y el tamaño compacto son primordiales. La elección entre los dos tipos depende a menudo de los requisitos específicos del sistema electrónico de potencia en cuestión.

Selección y consideraciones:

When selecting an IGBT, factors such as voltage level, current capacity, switching frequency, thermal stability, reliability, cost, and compatibility of the driving circuit need to be considered. The selection of single tube and modular IGBTs also needs to be determined based on specific application scenarios and power requirements.

Overall, modular IGBT and single tube IGBT each have their own characteristics and applicable scenarios. When choosing, it is necessary to comprehensively consider various factors based on specific application and system requirements.

Role of IGBTs in AHF/SVG

IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) play a crucial role in AHF (AHF/SVG) and SVGs (AHF/SVG), both of which are advanced power conditioning systems used in electrical grids to improve power quality and efficiency.

AHF/SVG are designed to mitigate harmonic distortions in the power supply. Harmonics are unwanted frequencies that can cause issues like overheating of equipment, increased losses, and reduced system efficiency. IGBTs in AHF systems function as fast-switching power devices that allow the filter to inject or absorb current at precise moments. This active injection of current counteracts the harmonic currents present in the system, effectively canceling them out. The IGBTs enable the AHF to respond quickly to changing conditions, making them effective in dynamic environments.

When used for reactive power compensation and voltage stabilization in power systems. Unlike traditional capacitor banks, which can only supply reactive power, AHF/SVGs can both supply and absorb reactive power, providing dynamic voltage support. IGBTs are central to the operation of AHF/SVGs because they are used to synthesize the variable AC voltage that is either added to or subtracted from the grid voltage. This synthesized voltage can lead or lag the grid voltage by 90 degrees, effectively controlling the amount of reactive power injected or absorbed by the AHF/SVG.

Here are the key roles of IGBTs in them：

1. Fast Switching Capability: IGBTs can switch at high speeds, allowing for rapid response to changes in grid conditions.

2. Bidirectional Power Flow: IGBTs enable AHF/SVG to manage bidirectional reactive power flow, improving voltage stability.

3. Efficiency: Modern IGBTs have low switching and conduction losses, contributing to the overall efficiency of the AHF/SVG system.

4. Control Flexibility: The use of IGBTs allows for precise control over the reactive power output, making AHF/SVGs highly adaptable to various operating conditions.

In both AHFs and SVGs, IGBTs are essential for their high-speed switching capabilities, which translate into the ability to precisely control the current and voltage waveforms, thus enhancing the performance of these systems in maintaining power quality and stability.