Интеллектуальные силовые модули SEMIKRON вырабатывают 31 из 72,6 ГВт энергии ветра

Для динамично развивающегося рынка ветроэнергетики компания SEMIKRON предлагает интеллектуальные силовые модули (IPM) SKiiP, отличающиеся высокой степенью функциональной насыщенности и содержащие помимо силового каскада устройство управления, защиты и мониторинга, а также датчики рабочих режимов и систему охлаждения. Высокая стойкость к активному и пассивному термоциклированию силовых ключей SKiiP обеспечивается благодаря запатентованной SEMIKRON технологии прижимного контакта. IGBT силовые модули SKiiP, обеспечивающие диапазон мощности до единиц мегаватт, являются самыми мощными из доступных на рынке IPM. Общая мощность ветроэнергетических установок (ВЭУ), введенных в эксплуатацию с 1993 года во всем мире составляет 72,6 ГВт, в 43% из них использованы силовые модули SKiiP SEMIKRON.

В конструкции силовых модулей SKiiP воплотился более чем 15 летний опыт компании SEMIKRON по совершенствованию технологии прижимного контакта. В основе конструкции модуля, содержащего полумостовой каскад IGBT, лежит концепция механического прижимного соединения блока управления, изолирующей DBC платы с кристаллами IGBT и теплоотвода. Сочленение элементов осуществляется с помощью прижимной армированной пластины и платы сопряжения, обеспечивающей давление в точках локального тепловыделения и равномерный отвод тепла на радиатор. При этом полностью исключаются паяные соединения (пайка используется только для установки чипов), а улучшенные тепловые характеристики достигаются за счет гомогенного распределения тока и с помощью однородного слоя теплопроводящей пасты толщиной 10-20 мкм. Таким образом обеспечивается тепловая связь изолирующей керамической DBC пластины с силовыми кристаллами IGBT и антипараллельными диодами, а также равномерный отвод тепла на радиатор.

Указанные особенности конструкции позволяют снизить общее тепловое сопротивление силового блока R_th(j-s) более чем на 40% по сравнению со стандартными решениями. Силовые модули SKiiP не имеют базовой платы и, соответственно, в них отсутствует паяный слой большой площади, соединяющий керамическую DCB плату с медным основанием. Это позволяет резко снизить термомеханические напряжения, возникающие в модуле в режиме циклического изменения тока нагрузки. Стойкость к термоциклированию силовых ключей семейства SKiiP примерно в 5 раз выше, чем у стандартных модулей IGBT с базовой платой. Это преимущество особенно важно в тяжелых климатических условиях эксплуатации, в которых работают ветроэнергетические установки. Конструктив SKiiP соответствует самым жестким требованиям по механическим и климатическим воздействиям, предъявляемым рынком ВЭУ, благодаря высоким показателям надежности, хорошей стойкости к термоциклированию и отличным тепловым характеристикам системы охлаждения. Указанные преимущества обеспечили высокую популярность SKiiP на рынке энергетики: спрос на силовые модули данного класса в 2006 году вырос на 85%.

На сегодняшний день в 43% мирового рынка ВЭУ используются модули SKiiP SEMIKRON, а общая мощность всех установок, введенных в эксплуатацию с 1993 года, составляет 72,6 ГВт (по данным EurObserver, Systems Solaires No177, Wind Energy Barometer, 02/2007). По прогнозам ЕС по возобновляемым источникам энергии, мощность, получаемая от подобных энергетических установок, к 2030 году должна покрыть более 30% общемировой потребности. Для столь динамично развивающегося рынка силовые модули класса SKiiP, отличающиеся высокой степенью интеграции, функциональной насыщенности и надежности, представляются оптимальным выбором. Их использование позволяет упростить разработку, минимизировать время выхода на рынок и обеспечить очень высокий необслуживаемый срок службы.