5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
und den Anschlussklemmen fest.
- Standard: sternpunktgeerdetes TN-Netz
maximale Leiter-Leiter-Spannung oder höchste DC Versorgungsspannung
- entscheidend für die Auswahl der relevanten Bemessungsspannung
- vgl. Bild 5.1.5
maximale Zwischenkreisgleichspannung
- Berücksichtigung, wenn die Zwischenkreisspannung die gleichgerichtete Netzspannung oder
DC-Versorgungsspannung übersteigen kann, z.B. durch Rückspeisung, Pulsgleichrichter oder
Stellerbetrieb (Beispiel 4Q-Umrichter)
Isolationsanforderung an Sensoren und Potentialtrennstellen zu Steuerstromkreisen
- abhängig von Stromkreisanforderungen, an die der Sensor angeschlossen ist
- Wenn der Sensor an einen Netzstromkreis angeschlossen wird, ist Funktionsisolierung ausreichend.
- Bei Anschluss an einen SELV- oder PELV-Stromkreis muss die Isolation zwischen den Lastanschlüssen
des Moduls und dem Sensor „verstärkt“ oder „doppelt“ ausgeführt sein.
maximale Steuerspannung
- Maximale Spannung des Steuerstromkreises gegen Erdpotential
- Standard: < 50 V
Anforderungen an die Isolation müssen für Luftstrecken, Kriechstrecken und feste Isolierung separat
betrachtet werden. Die Luftstrecken müssen so groß sein, dass ein Überschlag jederzeit verhindert
wird. Entscheidend dafür ist die höchste auftretende Spitzenspannung. Deshalb müssen
hier vor allem die Überspannungskategorie des Stromkreises und die Aufstellhöhe berücksichtigt
werden. Wenn diese > 2000 m über NN ist, muss die erforderliche Luftstrecke um einen Höhenkorrekturfaktor
vergrößert werden, vgl. Tabelle 6.2.1 im Kap. 6.2.6. Für verstärkte oder doppelte
Isolierung ist die Luftstrecke der nächst höheren Spannungsklasse erforderlich.
Für die Dimensionierung der Kriechstrecken sind der Verschmutzungsgrad und die Beständigkeit
des verwendeten Materials gegen Oberflächenströme entscheidend, die mit der CTI (Comperative
Tracking Index)-Zahl beschrieben wird. Je resistenter ein Material ist, umso kleiner darf die
Kriechstrecke sein. Entscheidend ist hier der Effektivwert der anliegenden Spannung und nicht der
Spitzenwert. Dennoch muss die Kriechstrecke immer mindestens so groß sein wie die Luftstrecke.
Die in Normen geforderten Mindestkriechstrecken wurden im allgemeinen empirisch bestimmt, lediglich
die Kriechstrombeständigkeit von Leiterplatten wurde bis 1000 V und bei Verschmutzungsgrad
1 und 2 im Versuch ermittelt und das Ergebnis als Forderung übernommen. Die geforderten
Strecken sind hier deshalb wesentlich kleiner, als es für die CTI-Zahl des Leiterplattenmaterials
eigentlich erforderlich wäre. Für doppelte oder verstärkte Isolierung ist die der Spannung zugeordnete
Kriechstrecke zu verdoppeln.
Feste Isolierung liegt immer dann vor, wenn die Isolationsstrecke nicht allein durch Luft oder Gas
gebildet wird. Der Nachweis, dass feste Isolierung der Spannungsbeanspruchung standhält, wird
mit einer Stehstoßspannungs- und Teilentladungsprüfung nachgewiesen. Im Idealfall ist dabei die
Teilentladungseinsetzspannung größer als die maximal zu erwartende Spitzenspannung (denn
dann setzt nie Teilentladung ein) und die Teilentladungsaussetzspannung größer als die dauernd
anstehende Spannung (Falls die maximale Spitzenspannung einmal überschritten wird, muss die
einsetzende Teilentladung sicher wieder unterbrochen werden.). In manchen Normen wird die
Teilentladungsprüfung nur für verstärkte oder doppelte Isolierung gefordert.
Um sicherzustellen, dass bei der Montage des Moduls oder Gerätes kein Fehler unterlaufen ist,
wird in vielen Produkt- oder Produktgruppennormen eine Isolationsprüfung zwingend vorgeschrieben.
Diese Prüfung dient nicht dem Nachweis, dass die Isolation des Prüflings richtig konzipiert
wurde.
274