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
Power Modules for Combining Innovation, Flexibility and Power Capability in the Various 3-Level Topologies
Power Modules for Combining Innovation, Flexibility and Power Capability in the Various 3-Level Topologies
Three level topologies have demonstrated higher efficiencies, filter optimization potential and the capability of handling high DC-link voltages. To maximize the advantages offered by the 3-level topologies, Mitsubishi Electric offers new power modules which unlock the potential to realize innovative solutions for different power segments.
By Narender Lakshmanan and Thomas Radke, Mitsubishi Electric Europe B.V. and Satoshi Kawabata, Mitsubishi Electric Corporation Japan Power Device Works
Power conversion applications have always had to deliver high performance while maintaining the required quality of power. The harmonic profile of the output power can be improved by increasing the switching frequency. However, an increase in switching frequency compromises the inverter efficiency. Historically, the conventional 2-level inverters have served the industry with its seemingly uncomplicated topology where developers have always had to strike a balance between efficiency and filter optimization. With the invention of the 3-level topologies, many new avenues are now open for improving the output harmonic profile without compromising on the system efficiency. With the option of being able to apply the ‘zero’ level, this topology brings with it the following inherent benefits:
- Efficiency and output power capability [1]: The superior switching loss profile of a 3-level inverter ensures that better efficiencies can be achieved. Thus, for the same dc-link, a 3-level based inverter can deliver a higher output power compared to the corresponding 2-level inverter.
- AC filtering [5]: For the same switching frequency, the 3-level topology utilizes the availability of the ‘zero’ level to deliver an AC output of higher power quality than the corresponding 2-level inverter. This naturally allows a significant reduction of the output filter inductance.
- dv/dt Filter [5]: Since the phase to neutral output of a 3-level inverter shifts between 0V and (+/- Vdc)/2 (unlike the 2-level output), the corresponding dv/dt across the load is naturally reduced by about 50%.
- Common mode voltage reduction [5][6]: In comparison with 2-level, significant reduction (about 25%) of common mode voltage is possible in the 3-level topology.
While every segment of the inverter industry can avail the benefits associated with the 3-level topologies, grid connected inverters (Solar, Wind, HVDC), UPS and medium-tohigh power drives stand to benefit significantly by employing this innovative approach [3][4].
Power Modules from Mitsubishi Electric for 3-level NPC inverters
The CM400ST-24S1 module has already been introduced and presented in good detail ([2] Bodos article Feb’2015). A new series of power modules with innovative packaging optimized for 3-level applications has been developed. The comprehensive line-up is shown in Figure 1. The CM500C2Y-24S is provided as a dedicated neutral clamp switch for efficiently realizing the T type 3-level topology.
Figure 1: Line-up of the products dedicated for 3-level solutions
These power modules from Mitsubishi Electric are optimized for 3-level topologies with regards to the following parameters:
- Compact package size: For realizing an I type topology, in comparison with its counterparts from other manufacturers, the 1 in 1 modules (each 130 mm x 67 mm x 30 mm in size) offer about 20% reduction in mounting area. This was achieved by taking advantage of the superior thermal behavior of the Aluminium nitride (AlN) substrate and combining it with the CSTBT™ chip technology.
- Reduced internal inductance: The 1 in 1 modules have an internal inductance of only 8 nH. Internal stray inductance plays an important role in 3-level topologies as several elements are connected in series unlike the traditional 2-level topologies.
- Reduced overall inductance: The combination of a low internal inductance, a reduced mounting area and the location of terminals for easy connections ensure a reduced overall inductance for the set-up.
- Access to auxiliary terminals: The module provides access to the auxiliary terminals on two sides for the connecting the gate driver (without having the need to disturb the bus bar arrangement).
An example of how low inductance I-type and T-type 3-level topology bus bar designs can be realized is represented in Figure 2. As shown in this example, it is obvious that these modules are specifically optimized for 3-level topologies, thereby addressing the challenges associated with DC bus bar inductance, power density and flexibility.
Figure 3 shows the different power levels achievable by developing various 3-level topologies employing power modules from Mitsubishi Electric. The power levels are based on a conservative dimensioning of junction-case temperature rise of 25K considering a switching frequency of 2 kHz. Depending on the cooling system and the switching frequency, the output can obviously be further maximized.
Power levels
- 125 kW to 500 kW range: For a DC link voltage of 850 V, the CM400ST-24S1 with its inbuilt T type topology can deliver up to 250 kW in stand-alone mode. When used in parallel, about 500 kW output can be delivered.
- 500 kW to 2 MW range: When a DC link voltage of 1200V is utilized, two CM1000HA-34S (1000A/1700V) together with two CM500C2Y-24S (500A /1200V) in parallel can be employed to achieve more than 1 MW output. On the other hand, when an 850V DC link is considered, two CM1400HA-24S (1400A/1200V) can be employed together with two CM500C2Y in parallel to achieve more than 1 MW output power. With a DC link of 2400V, six CM1000HA-34S can be employed to develop a 1.8 MW inverter. Remarkably, utilizing a 1700V DC link, more than 2 MW output can be achieved by employing four CM1400HA-24S modules along with two RM1400HA-24S (neutral clamp diodes).
- Extended Megawatt range: It is obvious that by paralleling the options provided above, extended megawatt range inverters can be realized. An alternative solution for this class is to employ multi-level topologies.
Figure 2: Sample 3-level constructions which can be realized for using Mitsubishi Electric power modules
Figure 3: Power capability matrix for different 3-level solutions
As a result of these new products being available, the designer can choose the best fitting solution considering the power and DC voltage requirements. The designer is thus able to evaluate and accordingly select a suitable system voltage to achieve significant system level benefits and thereby maximize overall efficiency.
Employing the appropriate solution
Figure 4 shows that for an inverter with 1200V dc-link voltage, the maximum output current achievable for different switching frequencies for a maximum allowable ΔT(j-c) avg = 25K (imposed on the first element in any module to reach this limit) depends on the topology employed. The T type topology has advantages with respect to a lower part count and the corresponding volume reduction. However, the equivalent I type topology brings forth interesting system level benefits. Considering a fixed switching frequency of 3 kHz, it can be seen that the I type inverter is capable of delivering 1.41 times more current than the equivalent T type topology. Such benefit in power capability can also be used to allow an increase in the switching frequency (a factor of 2.66 for the 800A range) bringing significant benefits in passive component reduction. Depending on the weightage allocated to passives dimensioning and device count, an appropriate decision can be made.
Figure 4: Analysis and comparison of performance using 3-level and 2-level topologies
Conclusion
While each module is designed to deliver the best electrical performance, the module packaging itself and the layout as well is optimized for 3-level inverter design. Combining these aspects with the variety of combinations possible using these different modules, designers now are allowed greater flexibility in realizing solutions which cater to their specific needs. To sum things up - it is clear, that there is flexibility in mechanical layout and flexibility in system level design parameters (choice of DC-link, filter). By addressing the specific needs of individual applications, it is obvious that solutions based on Mitsubishi Electric 3-level modules help achieve the maximum possible overall efficiency along with the best possible performance.
References
[1] MELCOSIM: IGBT thermal and loss simulation software, available at www. mitsubishielectric.com/semiconductors/ simulator/
[2] Marco Honsberg and Thomas Radke : “4in1 400A/1200V Module with T-type Topology for 3-Level Applications” Bodos Power Feb’2015, pages 26-28.
[3] Marco Honsberg, Thomas Radke : “3-level IGBT modules with Trench Gate IGBT and their thermal analysis in UPS, PFC and PV operation modes” - EPE 2009 – Barcelona - ISBN: 9789075815009
[4] Marco Honsberg and Thomas Radke : “A family of 3-level IGBT modules from 10A to 600A equipped with Trench Gate IGBT and their thermal performance under typical conditions for UPS and PV inverter operation” PCIM 2009 ISBN: 978-3-8007-3158-9
[5] L. Caballero, S. Ratés, O. Caubet, S. Busquets-Monge: Advantages of ac-ac power converters based on ANPC topology for wind applications”
[6] International Journal of Conceptions on Electrical & Electronics Engineering Vol. 1, Issue. 2, December 2013; ISSN: 2345 – 9603 : “Reduction of common mode voltage in three level neutral point diode clamped multilevel inverter using space vector pulse width modulation”
[7] Application note : 3-level application using 1 in 1, 2 in 1 and the 4 in 1 modules.
Leave a comment