[00099312]面向高性能电机驱动应用的智能功率模块关键技术研究与产业化

　　成果简介 进入21世纪以来，全球面临着能源危机和环境污染的严峻挑战，为此世界各国政府纷纷制定更加 严格的能效标准和法规，节能减排、绿色发展逐渐成为社会共识。
　　电机作为大多数电器设备的核心组件，广泛应用于生产和生活的各个领域，但同时也是最消耗能源 的装置之一。据统计，电机系统的耗电量约占全国总发电量的60%。因此，如果电机驱动系统能够有效 控制电机的运行，提高能效、降低功耗，将有助于缓解能源压力，符合电力电子技术的发展趋势。
　　为顺应电机驱动行业的发展趋势，促使电机驱动系统朝着集成化、模块化、智能化等方向发展，系 统性能不断完善和提升。各种新型高可靠电机驱动技术应运而生，其中，智能功率模块是最具代表性的 技术产品之一，图1给出了本项目团队设计的一款用于电机驱动的650V， 10A/15A/20A/30A智能功率模 块。
　　智能功率模块是一种集成度更高、更先进的功率半导体器件，其内部集成了逻辑、控制、检测和保 护电路，使用起来方便，不仅减小了系统的体积、缩短了开发时间，也大大增强了系统的可靠性，适应 了当今功率半导体器件的发展方向——模块化、复合化和集成化，广泛应用于新能源汽车、智能电网、 高速列车牵引、工业电机变频控制、医疗设备、消费电子和工业机器人等领域，如图2所示。
　　本项目曾获国家自然科学基金（大功率高集成智能功率模块场路耦合模型与性能优化研究， 51741706，已结题）和地方政府创业类项目（高密度集成电机驱动模块关键技术研究与产业化）的资助。 目前已研发出多个不同电压/电流等级、集成度和功能的系列产品，如图3所示。
　　与分立方案相比，智能功率模块在减少系统空间、提升系统可靠性、简化设计和加速产品上市等方 面都具有无可比拟的优势。本项目研发的系列产品的主要技术特点为：
　　（1）集成三相逆变电路：650V/1200V额定电压，1A-200A额定电流，完成DC-AC逆变功能。
　　（2）集成PFC功率因数校正功能，可提高功率因数。
　　（3）集成整流功能，完成220V/50Hz AC-DC整流功能。

　　（5）具有欠压、过流、过温保护功能，可提高系统可靠性。

（6）基于产品虚拟模型仿真技术进行设计，可加速产品优化迭代。

（7）核心芯片自主设计。智能功率模块中心的核心芯片，如：高压IGBT栅级驱动芯片等为自主设计，可根据需求进行功能定制。

　　（8）产品高度集成，可简化电机驱动系统的设计、降低成本，具有较高的性能和可靠性。

　　 图1 650V，10A/15A/20A/30A智能功率模块

　　 图2 智能功率模块的应用领域