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 G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

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Haohaobb
至圣

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楼主    2018-07-11 17:00:46
主题:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明 精华帖 

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,



天道酬勤
yming
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1楼    2018-07-12 14:32:01
精华帖  主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

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

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

 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。

天生不宜做胜利者,自来没有胜利的欲望,只是不甘失败,十分十分不甘心失败。木心
Haohaobb
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3楼    2018-07-12 17:12:08
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

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~!

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yming
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4楼    2018-07-12 18:21:07
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

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。


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

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。

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Haohaobb
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6楼    2018-07-13 10:46:41
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

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。

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Haohaobb
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7楼    2018-07-13 10:48:11
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

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。

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kdrjl
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8楼    2018-07-13 13:34:46
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

如果是我,轮式移动,输送,提升,都用重载型配置。

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Haohaobb
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9楼    2018-07-13 13:59:48
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

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。

天道酬勤
kdrjl
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10楼    2018-07-13 15:14:21
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

我选重载型时,条件是电机额定转矩100%连续工作,不过载。这样的话,装置和电机的电流可以是对等的。或者说功率等级对等,比如,30kW电机,带30kW重载型变频器。1:1。


如果电机过载应用,那也选重载型的变频器,但是看电机的过载电流等于装置额定电流。以此保证电机允许过载,装置不能过载。这是我的行业如此这般。因为,我们的传动系统,功率都不是特别大,而且所从事的工作,这么选,用户都是接受的。


对于大型传动,合理的装置过载和电机过载是必须的。否则,成本会很高,选型需要技巧,需要在价格和合理性、可靠性方面寻找平衡点。

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kdrjl
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12楼    2018-07-13 15:54:33
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

不错,自己只要留意,统计,总能掌握经验。

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北雪雪纷飞
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13楼    2018-07-13 21:21:55
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

我现在关注选型时的一个问题,,那就是框架,,

比如同一框架或者说变频器的同一尺寸下,会有好几个功率段,假如有装机装柜的GX尺寸有 160 200  250这三个规格

其实装置的尺寸是一致的,散热效果却不同,满负荷下的话,160的散热效果肯定要好的多,,


还有电机Y315的中心高,有110  132  160  200这四个功率段,散热效果不同吧,,110的肯定好

轴承以及轴的受力110的也肯定比200的要小。。


Thank you for the support.
北雪雪纷飞
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15楼    2018-07-14 09:18:18
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

成本上考虑肯定是同一框架下买最大功率的,,Y版讲得对,

 

我的万能断路器,框架4000的,,有时达到2500就热得不行了,两三年就换一个,,

而另个系统,实际电流也2500左右,选的断路器大一规格,框架6300 平时也2500A,八年没动过。

 

原先从钢厂干大手大脚惯了,,原来那个系统选的都是大一规格。

现在这个,,电机装置同规格,甚至一些还小一规格,夏天到了提心吊胆。

 

Thank you for the support.
yming
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16楼    2018-07-14 10:32:08
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

是由IGBT模块规格、外形尺寸决定散热器尺寸、冷却风机流量的。每个尺寸的模块也有几档功率的,而它的散热截面都是一样的、

这样一说,你不会想到为啥这样?

IGBT外形尺寸是一样的,却有额定电流不同?用料多少都一样,半导体生产厂“脑袋” 坏了么?




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kdrjl
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17楼    2018-07-14 15:12:14
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

(偷笑)


越讨论,越研究“黑科技”?


我记得很早很早以前,6SE70的时代,我们买变频器的时候,选过同安装尺寸的最小功率档。用于它的最大功率档配电机。因为控制器里有一个参数,是修改功率等级的。


结果后来被商家发现了,在以后的更新版本里,这个功率等级参数被固化了。


功率等级的不同,产品的价格也不同,但安装尺寸的等级相同,功率等级不一样。大家都很聪明的。


说实在的,有些装置里的秘密,或许只有维修级才会知道的一清二楚呢。

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18楼    2018-07-14 23:31:28
主题:回复:G120功率模块,轻过载,重过载的选型说明

嘿嘿。

实际上,半导体器件在大批量制造过程中,因为 晶元材料 品质有一定的分散性,同一产品也就有档次之分了。

像大电流导通,一般设计是多点同时导通。如果检测 未达到,那就降一个档次或两个档次。反正都是产品线上,自动检测的。

像CPU也是一样,例如,检测它的二级缓存有瑕疵,就后期关闭二级缓存功能(原始就设计考虑好了的),刻印成“赛扬”出厂了。


只要能实际使用,半导体元件厂不会把它们“扔了”的。对吧?

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