Трябва да сте влезли в
-
moreX
-
Компоненти
-
-
Category
-
Полупроводници
- Диоди
- Тиристори
- Електроизолирани модули
- Изправителни мостове
-
Транзистори
- Транзистори | GeneSiC
- Модули SiC MOSFET | Mitsubishi
- Модули SiC MOSFET | STARPOWER
- ABB SiC MOSFET модули
- IGBT модули | MITSUBISHI
- Транзисторни модули | MITSUBISHI
- MOSFET модули | MITSUBISHI
- Транзисторни модули | ABB
- IGBT модули | POWEREX
- IGBT модули | INFINEON (EUPEC)
- Полупроводникови елементи от силициев карбид
- Go to the subcategory
- Драйвeри
- Силови блокове
- Go to the subcategory
-
Електрически преoбразователи
-
Токови преoбразователи LEM
- Токов преобразовател със затворена верига на обратна връзка (C/L)
- Токов преобразовател с отворена верига на обратна връзка (O/L)
- Токов преобразовател захранван с еднополюсно напрежение
- Преобразователи в технология Eta
- Високоточни токови преобразуватели LF xx10 серия
- Преобразуватели на ток от серия LH
- HOYS и HOYL - предназначени за директно монтиране върху проводникова шина
- Настоящи преобразуватели в SMD технологията от сериите GO-SME и GO-SMS
- АВТОМОБИЛНИ токови преобразуватели
- Go to the subcategory
-
Преобразуватели на напрежение | LEM
- Напреженови преобразователи серия LV
- Напреженови преобразователи серия DVL
- Прецизни напреженови преобразователи с двойна магнитна сърцевина серия CV
- Тягов напреженов преобразовател DV 4200/SP4
- Преобразуватели на напрежение от серията DVM
- Преобразувател на напрежение - DVC 1000-P
- Преобразуватели на напрежение - серия DVC 1000
- Go to the subcategory
- Прецизни токови преобразуватели | LEM
- Go to the subcategory
-
Токови преoбразователи LEM
-
Пасивни компоненти (кондензатори, резистори, предпазители, филтри)
- Резистори
-
Предпазители
- Миниатюрни предпазители за електронни системи серия ABC и AGC
- Бързи тръбни предпазители
- Закъснителни вложки с характеристика GL/GG и AM
- Ултрабързи стопяеми вложки
- Бързи предпазители британски и американски стандарт
- Бързи предпазители европейски стандарт
- Тягови предпазители
- Високоволтни предпазителни вложки
- Go to the subcategory
-
Кондензатори
- Кондензатори за двигатели
- Електролитни кондензатори
- Кондензатори тип snubbers
- Кондензатори за мощност
- Кондензатори за DC (постояннотокови вериги)
- Кондензатори за компенсиране на мощност
- Високоволтови кондензатори
- Кондензатори за индукционно нагряване
- Кондензатори за съхранение на импулси и енергия
- DC LINK кондензатори
- Кондензатори за AC/DC вериги
- Go to the subcategory
- Филтри EMI (против смущения)
- Суперкондензатори
-
Защита от пренапрежение
- Защита от пренапрежение за коаксиални приложения
- Защита от пренапрежение за системи за видеонаблюдение
- Защита от пренапрежение за захранващи кабели
- Ограничители за пренапрежение за LED
- Ограничители за пренапрежение за фотоволтаици
- Защита на системата за претегляне
- Защита от пренапрежение за Fieldbus
- Go to the subcategory
- Go to the subcategory
-
Релета и контактори
- Теория- релета и контактори
- Полупроводникови релета АС 3-фазни
- Релета полупроводникови DC
- Регулатори, управляващи системи и аксесоари
- Системи за мек старт и реверсивни контактори
- Електромеханични релета
- Контактори
- Ротационни превключватели
-
Полупроводникови релета АС 1-фазни
- Полупроводникови релета AC еднофазни серия 1 | D2425 | D2450
- Полупроводникови релета AC еднофазни серия CWA I CWD
- Полупроводникови релета AC еднофазни серия CMRA I CMRD
- Полупроводникови релета АС ендофазни серия PS
- Полупроводникови релета AC двойни и четворни серия D24 D, TD24 Q, H12D48 D
- 1-фазни полупроводникови релета серия gn
- Полупроводникови релета АС серия ckr
- Релета AC еднофазни на шина DIN серия ERDA и ERAA
- Еднофазни AC релета за ток 150А
- Двойни полупроводникови релета, интегрирани с радиатор за DIN шина
- Go to the subcategory
- Полупроводникови релета АС 1-фазни, за печатни платки
- Интрфейс релета
- Go to the subcategory
- Индукционни елементи
- Радиатори, Bаристори, Tермични защити
- Вентилатори
- Климатизация, Оборудване за електрически шкафове, Охладители
-
Батерии, зарядни устройства, буферни захранвания и инвертори
- Батерии, зарядни устройства - теоретично описание
- Литиево-йонни батерии. Персонализирани батерии. Система за управление на батерията (BMS)
- Батерии
- Зарядни устройства и аксесоари за батерии
- UPS резервно захранване и буферни захранвания
- Преобразуватели и аксесоари за фотоволтаици
- Енергиен запас
- Горивни клетки
- Литиево-йонни батерии
- Go to the subcategory
-
Автоматика
- Futaba Drone Parts
- Крайни изключватели, Микроизключватели
- Датчици, Преобразователи
- Пирометри
- Броячи, Времеви релета, Панелни измервателни прибори
- Промишленни защитни устройства
- Светлинна и звукова сигнализация
- Термокамера
- Екрани LED
- Управляваща апаратура
-
Регистратори
- Регистратор на температура със запис на лента и цифров показател - AL3000
- Микропроцесорни регистратори с екран LCD серия KR2000
- Регистратор KR5000
- Измервател със функция за регистриране на влажност и температура HN-CH
- Експлоатационни материали за регистратори
- Компактен графичен регистратор 71VR1
- Регистратор KR 3000
- Регистратор РС серия R1M
- Регистратори РС серия R2M
- Регистратор РС - 12 изолирани входа– RZMS
- Регистратор PC, USB, 12 изолирани входа – RZUS
- Go to the subcategory
- Go to the subcategory
-
Проводници, Кабел литцендрат, Кабелни канали, Меки връзки
- Проводници
- Кабел литцендрат
-
Кабели за специални приложения
- Компенсиращи и удължаващи проводници
- Проводници за термодвойки
- Съединителни проводници за РТ датчици
- Многожилни проводници темп. -60C до +1400C
- SILICOUL проводници средно напрежение
- Запалителни проводници
- Нагревателни проводници
- Едножилни проводници темп. -60C до +450C
- Проводници за ЖП приложения
- Нагревателни проводници в Ех изпълнение
- Go to the subcategory
- Кабелни канали
-
Плетени кабели
- Плоски плетени кабели
- Кръгли плетени кабели
- Много гъвкави плетени кабели - плоски
- Много гъвкави плетени кабели - кръгли
- Медни цилиндрични плетени кабели
- Медни цилиндрични плетени кабели и канали/кожуси
- Гъвкави заземяващи ленти
- Плетени проводници от оцинкована и неръждясваща стомана
- Медни изолирани плетени проводници PCV -температура до 85 градуsа по C
- Плоски плетени алуминиеви проводници
- Комплект за подсъединение - плетени проводници и тръбички
- Go to the subcategory
- Оборудване за тяга
- Кабелни накрайници
- Изолирани еластични шини
- Многослойни еластични шини
- Системи за провеждане на кабели (шлауфи)
- Кабелни канали / маркучи
- Go to the subcategory
- View all categories
-
Полупроводници
-
-
- Suppliers
-
Applications
- AC и DC задвижвания (инвертори)
- CNC машинни инструменти
- Energy bank
- HVAC автоматизация
- Двигатели и трансформатори
- Заваръчни машини и заваръчни машини
- Захранващи (UPS) и токоизправителни системи
- Измерване и регулиране на температурата
- Измерване и регулиране на температурата
- Индукционно отопление
- Индустриална автоматизация
- Индустриална автоматизация
- Индустриални защитни устройства
- Компоненти за потенциално експлозивна атмосфера (EX)
- Машини за сушене и обработка на дървесина
- Машини за термоформоване на пластмаси
- Минно дело, металургия и основаване
- Оборудване за разпределителни, контролни и телекомуникационни шкафове
- Печат
- Трамвайна и железопътна тяга
-
Инсталация
-
-
Montaż urządzeń
- Монтаж на шкафове
- Проектиране и монтаж на шкафове
- Монтаж на енергийни системи
- Компоненти
- Машини, създадени по поръчка
- Научноизследователска и развойна дейност
-
Промишленни тестери
- Силови полупроводникови тестери
- Тестери за електрически апарати
- Тестери за варистори и отводители
- Автомобилен тестер за предпазители
- Qrr тестер за измерване на преходен заряд в тиристори и силови диоди
- Роторен тестер на прекъсвачи от серия FD
- Тестер за проверка на устройства за остатъчен ток
- Тестер за калибриране на реле
- Тестер за визуални тестове на бутални пръти на газови пружини
- Тиристорен превключвател с висок ток
- Тестер за разрушаване на мрежи
- Go to the subcategory
- View all categories
-
-
-
Индуктори
-
-
Modernizacja induktorów
- Ремонт на използвани индуктори
- Модернизация на индуктори
-
Производство на нови индуктори
- Втвърдяване на коляновите валове
- Втвърдяване на зъбите на лентовия трион
- Нагряване на елементи преди залепване
- Втвърдяване на пистите на автомобилните лагери на главината на колелата
- Втвърдяване на компонентите на трансмисията на задвижването
- Втвърдяване на стъпаловидни шахти
- Нагряване в контракционни фуги
- Сканиращо втвърдяване
- Меко запояване
- Нагреватели на заготовки
- Go to the subcategory
- Знание
- View all categories
-
-
-
Индукционни устройства
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Генератори за индукционно нагряване
-
Индукционни отоплителни генератори Ambrell
- Генератори: mощност 500 W, честота 150-400 kHz
- Генератори: mощност 1,2 - 2,4 kW, честота 150 - 400 kHz
- Генератори: mощност 4.2 - 10 kW, честота 150 - 400 kHz
- Генератори: mощност 10 - 15 kW, честота 50 - 150 kHz
- Генератори: mощност 30-45 kW, честота 50-150 kHz
- Генератори: mощност 65-135 kW, честота 50-150 kHz
- Генератори: mощност 180-270 kW, честота 50-150 kHz
- Генератори: mощност 20-35-50 kW, честота 15-45 kHz
- Генератори: mощност 75-150 kW, честота 15-45 kHz
- Генератори: mощност 200-500 kW, честота 15-45 kHz
- Генератори: mощност 20-50 kW, честота 5-15 kHz
- Go to the subcategory
- Индукционни отоплителни генератори Denki Kogyo
-
JKZ индукционни отоплителни генератори
- Генератори от серия CX, честота: 50-120kHz, мощност: 5-25kW
- SWS генератори, честота: 15-30kHz, мощност: 25-260kW
- Генератори (пещи) за формоване и коване на серия MFS, честота: 0,5-10kHz, мощност: 80-500kW
- MFS топилни пещи, честота: 0,5-10kHz, мощност: 70-200kW
- Генератори на UHT серия, честота: 200-400kHz, мощност: 10-160kW
- Go to the subcategory
- Генератори на лампи за индукционно отопление
- Индукционни отоплителни генератори Himmelwerk
- Go to the subcategory
-
Индукционни отоплителни генератори Ambrell
- Ремонти и модернизация
- Периферни устройства
-
Aпликации
- Медицински приложения
- Приложения за автомобилната индустрия
- Меко запояване
- Запояване
- Алуминиево запояване
- Припояване на магнитни инструменти от неръждаема стомана
- Прецизно запояване
- Атмосферно запояване
- Запояване на месингови и стоманени капачки за радиатори
- Запояване на синтеровани карбиди
- Запояване на медния накрайник и проводника
- Go to the subcategory
- Знание
- View all categories
-
Генератори за индукционно нагряване
-
-
-
Обслужване
-
-
asd
- Сервиз на промишлени охладители за вода и климатици
- Ремонт и модернизация на машини
- Поправка на устройства за автоматика, енергетика и промишлена автоматика
- Захранвания с високо напрежение за електрофилтри
- Индустриални принтери и етикетиращи машини
- Certyfikaty / uprawnienia
- View all categories
-
-
- Contact
- Zobacz wszystkie kategorie
6500 V X-Series High Voltage IGBT Modules
6500 V X-Series High Voltage IGBT Modules
The 6500 V X-Series high current IGBT power module breaches the technological barrier for operating at 150 °C junction temperature by employing the 7th Generation IGBT and Diode chip-sets. This could potentially unlock the possibility of discovering new horizons in inverter design.
By Eugen Wiesner and Eugen Stumpf MITSUBISHI ELECTRIC EUROPE B. V. and Y. Kitajima MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION
Introduction
On 29th Sep. 2015 MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION launched the first product of the new high voltage IGBT X-Series product family [1] - the IGBT module with a blocking voltage of 6500 V and a rated current of 1000 A. CM1000HG-130XA is the highest rated device in the industry for this voltage class (operating temperature of 150 °C). A key design aspect of the X-Series is the combination of the already well know and proven R-Series package technology with the newly developed 7th generation IGBT and Diode chip-set. The CM1000HG-130XA package outline is shown in Figure 1. It is the standard package type with a high isolation voltage of VISO=10,2 kV and a foot print size of 190 mm x 140 mm and this same package is used in the previous generation R-Series. For many years R-Series has been demonstrating excellent reliability for different applications (such as traction, industrial drives and power transmission) requiring a high demand on quality as well as reliability.
Durability at a high operating temperature of 150 °C was already demonstrated and proved with the R-Series package technology for power modules in the voltage classes: 3300 V and 4500 V. The new developed 7th generation chip-set allow for an increase in the operating temperature of up to 150 °C for the IGBT modules in the 6500 V class.
Figure 1: CM1000HG-130XA X-Series IGBT module package outline.
7th generation IGBT and Diode chip-sets contributes to the enhancement of power module current density
The 7th generation chip was developed and optimized especially for low power loss and high temperature operation. For both IGBT and Diode chips the new guard ring structure (edge termination) was developed allowing an increase in the active chip area [2]. It was possible to increase the IGBT active chip area by about 28%. A comparison of the 6500 V X-Series IGBT chip with an IGBT chip of a previous generation is shown in Figure 2. As a result of the reduced current density, a lower forward voltage drop could be achieved. This contributes to lower steady-state power losses. On the other hand thermal resistance between the junction and the case could be decreased to Rth(j-c)Q=11 K/kW for the IGBT and to Rth(j-c)D=17 K/kW for the diode respectively.
Additionally, the CSTBT (III)™ trench gate structure contributes to the reduction of the IGBT forward voltage drop. The Diode has an RFC structure that results in a soft reverse recovery switching even at higher values of stray inductance [4]. Both chips - IGBT and Diode possess a positive temperature coefficient that makes paralleling of the X-Series quite easy. At the junction temperature of 150°C the device has a typical leakage current of ICES=30 mA and it is comparable to leakage current values of previous generation modules at 125 °C junction temperature. A low leakage current value at a high junction temperature in combination with a robust chip design enables safe switching at high temperatures and thereby permits increasing the operation temperature of the 6500V X-Series up to 150°C.
Figure 2: IGBT Chip comparison between 6500 V R- and X-Series.
Electrical characteristics
A brief overview of the key electrical parameters for the CM1000HG-130XA module at the rated current of 1000 A and junction temperature of 150 °C is shown in Table 1.
Parameter | Value | Conditions |
---|---|---|
VCE(sat) | 3,60 V | IC=1000 A, TJ=150 °C |
VEC | 3,05 V | IC=1000 A, TJ=150 °C |
EOFF | 6,8 J/Pulse | IC=1000 A, TJ=150 °C, VCC=3600 V |
EON | 7,5 J/Pulse | IC=1000 A, TJ=150 °C, VCC=3600 V |
ERR | 4,6 J/Pulse | IC=1000 A, TJ=150 °C, VCC=3600 V |
Table 1: Overview of electrical parameters
The new 7th gen chip-set has the same chip arrangement as the highly optimized tried and tested R Series chip-set. Furthermore, the internal layout of the main and the auxiliary terminals were maintained unchanged. As a result, the switching performance of the new X-Series can rely on the long and proven record of the R-Series. The below figures show the typical switching wave forms of the CM1000HG-130XA device. Figure 3 shows the IGBT turn on wave forms at nominal conditions. Figure 4 shows the typical IGBT turn off wave forms at nominal conditions. The module voltage and current have soft characteristics without any oscillations. The collector emitter peak voltage at turning off the collector current IC=1000 A at a DC-link voltage of VCC=3600 V. with a stray inductance of LS=150 nH is about 4200 V only.
Figure 3: CM1000HG-130XA IGBT turn on wave forms at TJ=150 °C, VCC=3600 V, IC=1000 A, RG(on)=1,8 Ohm.
The typical CM1000HG-130XA reverse recovery waveforms are shown in Figure 5. Here too, the diode voltage and current have soft switching characteristics.
Figure 4: CM1000HG-130XA IGBT turn off wave forms at TJ=150 °C, VCC=3600 V, IC=1000 A, RG(off)=30 Ohm.
Figure 5: CM1000HG-130XA FWDi reverse recovery wave forms at TJ=150 °C, VCC=3600 V, IC=1000 A, RG(on)=1,8 Ohm
Application benefits of using the newly developed CM1000HG-130XA device.
The achievable inverter output current is the most important performance parameter for an IGBT module used for an inverter application. Figure 6 is the simulation result showing the inverter output current versus switching frequency for a three phase inverter using a sine-triangle PWM control algorithm. The new developed CM1000HG-130XA device is compared with the previous generation module CM750HG-130R. Simulation was performed at the same junction- case temperature swing of ΔT(j-c)=20 K and maximum junction temperature of TJ=125 °C. The curves are normalized with respect to the previous generation CM750HG-130R device and a switching frequency of fsw=300 Hz. The new device CM1000HG-130XA has more than 20% better performance at fsw=300 Hz. At a switching frequency of fsw=150 Hz, the performance of the CM1000HG-130XA device is 30% greater compared to the previous generation. This advantage at low switching frequencies is especially beneficial for multi-level grid applications like HVDC (High Voltage Direct Current) power transmission and SVC (Static Var Compensation).
Figure 6: Inverter output current versus switching frequency at VCC=3600 V, cos(φ)=0,9, m=1, TJ=125 °C.
In case the junction-case temperature is increased from 20 K to 30 K for CM1000HG-130XA module, the output power can be increased by 80% as shown in Figure 6. As a result, applications with high short time overload conditions would not need derating for nominal operation (attributable to the maximum junction temperature limitation of 125 °C).
The capacity of the new module to operate at an increased junction temperature of 150 °C would greatly benefit applications such as traction and industrial applications with air cooled heat sink (compared to the modules operating at 125°C). This can be demonstrated by a simple calculation - for example – a heat sink (in a typical air cooled application) with an Rth(f-a)=70 K/kW would result in a 70 K temperature difference between the fin and the ambient for a power dissipation of 1000 W. Additionally, it must be noted that for air cooled applications the temperature increase internally within the module is not significant. Thus, (considering a linear dependency between power loss increase and output power increase), we can realize an output power increase of 20%. By increasing the power dissipation by 20% (1200 W), the heat sink temperature will increase additional by 14 K (to 84 K) and that can be easily buffered by the CM1000HG130XA device.
Increasing the operating temperature of the 6500 V power module allows further optimization in the cooling system such as:
- Reduction in the water flow rate in liquid cooled applications
- Using less expensive liquid heat sinks
- Reducing the cost for heat exchanger in liquitd cooled systems
- Using forced air cooling instead of water cooling
- In some cases, the paralleling of traditional type modules can be avoided by using of ingeniouse CM1000HG-130XA device
The X-Series uses a well-known standard package and this allows for quick optimizations and improvements requiring no significant redesign/ development to existing inverter designs. The cooling system can be optimized and higher inverter power density can be realized by using CM1000HG-130XA device with increased operating junction temperature.
The advantage of increase operating temperature can be easily translated into either a simplification of the existing cooling system (maintaining a modest output power) or increase of the output power (maintaining an existing cooling system).
References
[1] http://www.mitsubishielectric.com/news/2015/0929.html
[2] Ze Chen, et al, “A balanced High Voltage IGBT Design with Ultra Dynamic Ruggedness and Area-efficient Edge Termination,” Proc. ISPSD 2013, p 37, Kanazawa, Japan.
[3] Kenji Hatori, “The Next Generation 6.5 kV IGBT Module with High Robustness”, PCIM Europe 2014.
[4] Fumihito Masuoka, “Great Impact of RFC Technology on Fast Recovery Diode towards 600 V for Low Loss and High Dynamic Ruggedness”, ISPSD 2012.”
Leave a comment