Musíte být přihlášen
-
moreX
-
Komponenty
-
-
Category
-
Polovodiče
- LED diody
- Tyristory
- Elektroizolační moduly
- Přemosťovací usměrňovače
-
Tranzistory
- Tranzistory | GeneSiC
- SiC MOSFET moduly | Mitsubishi
- SiC MOSFET moduly | STARPOWER
- Moduly ABB SiC MOSFET
- Moduly IGBT | MITSUBISHI
- Tranzistorové moduly | MITSUBISHI
- Moduly MOSFET | MITSUBISHI
- Tranzistorové moduly | ABB
- Moduly IGBT | POWEREX
- Moduly IGBT | INFINEON (EUPEC)
- Polovodičové prvky z karbidu křemíku (SiC)
- Go to the subcategory
- Ovladače brány
- Bloky napájení
- Go to the subcategory
-
Měniče proudu a napětí LEM
-
Měniče proudu | LEM
- Proudový převodník s uzavřenou zpětnou vazbou (C / L)
- Měnič proudu s otevřenou zpětnou vazbou (O / L)
- Měnič proudu napájený unipolárním napětím
- Převodníky v technologii Eta
- Vysoce přesné měniče proudu řady LF xx10
- Měniče proudu řady LH
- HOYS a HOYL - určené pro přímou montáž na vodičovou lištu
- Měniče proudu v technologii SMD řady GO-SME a GO-SMS
- AUTOMOTIVE převodníky proudu
- Go to the subcategory
- Převodníky napětí | LEM
- Precision Current Transducers | LEM
- Go to the subcategory
-
Měniče proudu | LEM
-
Pasivní součásti (kondenzátory, rezistory, pojistky, filtry)
- Rezistory
-
Pojistky
- Miniaturní pojistky pro elektronické obvody řady ABC a AGC
- Trubkové rychle působící pojistky
- Pojistkové vložky s časovým zpožděním s charakteristikami GL / GG a AM
- Ultrarychlé pojistkové články
- Rychle působící pojistky (britský a americký standard)
- Rychle působící pojistky (evropský standard)
- Pojistky pojezdu
- Pojistkové vložky vysokého napětí
- Go to the subcategory
-
Kondenzátory
- Motorové kondenzátory
- Elektrolytické kondenzátory
- Filmové kondenzátory
- Výkonové kondenzátory
- Kondenzátory pro stejnosměrné obvody
- Kondenzátory korekce účiníku
- Vysokonapěťové kondenzátory
- Indukční topné kondenzátory
- Kondenzátory pulsu a energie
- DC LINK kondenzátory
- Kondenzátory pro AC / DC obvody
- Go to the subcategory
- EMI filtry
- Superkondenzátory
- Přepěťová ochrana
- Go to the subcategory
-
Relé a stykače
- Teorie relé a stykačů
- 3fázová střídavá polovodičová relé
- 3fázová střídavá polovodičová relé
- Regulátory, ovládací prvky a příslušenství
- Měkké spouštění a reverzační stykače
- Elektromechanická relé
- Stykače
- Otočné spínače
-
Jednofázová střídavá polovodičová relé
- Jednofázová střídavá polovodičová relé, 1 řada | D2425 | D2450
- Jednofázová střídavá polovodičová relé řady CWA a CWD
- Jednofázová střídavá polovodičová relé řady CMRA a CMRD
- Jednofázová střídavá polovodičová relé řady PS
- Dvojitá a čtyřnásobná střídavá polovodičová relé řady D24 D, TD24 Q, H12D48 D.
- Jednofázová polovodičová relé řady GN
- Jednofázová střídavá polovodičová relé řady CKR
- Jednofázová AC relé na lištu DIN řady ERDA A ERAA
- Jednofázová AC relé pro proud 150 A.
- Dvojitá polovodičová relé integrovaná s chladičem pro lištu DIN
- Go to the subcategory
- Jednofázová AC polovodičová relé pro PCB
- Relé rozhraní
- Go to the subcategory
- Jádra a další indukční součásti
- Radiátory, varistory, tepelné ochrany
- Fanoušci
- Klimatizace, příslušenství pro elektrické skříně, chladiče
-
Baterie, nabíječky, vyrovnávací zdroje a střídače
- Baterie, nabíječky - teoretický popis
- Lithium-iontové baterie. Vlastní baterie. Systém správy baterií (BMS)
- Baterie
- Nabíječky baterií a příslušenství
- Záložní zdroj UPS a vyrovnávací napájecí zdroje
- Převaděče a příslušenství pro fotovoltaiku
- Úschovna energie
- Palivové články
- Lithium-iontové baterie
- Go to the subcategory
-
Automatika
- Futaba Drone Parts
- Koncové spínače, mikrospínače
- Senzory, převodníky
- Pyrometrie
- Počítadla, časovače, panelové měřiče
- Průmyslová ochranná zařízení
- Světelná a zvuková signalizace
- Termovizní kamera
- LED displeje
- Tlačítka a spínače
-
Zapisovače
- Zapisovač AL3000
- Rekordér KR2000
- Rekordér KR5000
- Měřič HN-CH s funkcí registrace vlhkosti a teploty
- Spotřební materiál pro zapisovače
- Rekordér 71VR1
- Zapisovač KR 3000
- Počítačové rekordéry řady R1M
- Počítačové rekordéry řady R2M
- PC rekordér, 12 izolovaných vstupů - RZMS-U9
- PC rekordér, USB, 12 izolovaných vstupů - RZUS
- Go to the subcategory
- Go to the subcategory
-
Kabely, dráty, vodiče, flexibilní připojení
- dráty
- lanka
- Kabely pro speciální aplikace
- košile
-
prýmky
- prýmky byt
- prýmky kolo
- Velmi flexibilní opletení - plochý
- Velmi flexibilní opletení - Round
- Měď opletené válcové
- Mědí štít a válcové
- Flexibilní zemnící pásky
- Opletení válcovité pozinkované a nerezové oceli
- PVC izolované měděné pletivo - teplota 85 ° C
- Ploché pletené hliníkové
- Connection Kit - prýmky a trubky
- Go to the subcategory
- Příslušenství pro trakční
- kabelové botky
- Ohebné izolované přípojnice
- Vícevrstvá ohebná lišta
- Systémy vedení kabelů
- Potrubí, trubky
- Go to the subcategory
- View all categories
-
Polovodiče
-
-
- Suppliers
-
Applications
- AC a DC pohony (střídače)
- Automatizace HVAC
- CNC obráběcí stroje
- Energy bank
- Indukční ohřev
- Komponenty pro prostředí s nebezpečím výbuchu (EX)
- Měření a regulace teploty
- Měření a regulace teploty
- Motory a transformátory
- Napájecí zdroje (UPS) a usměrňovací systémy
- Průmyslová automatizace
- Průmyslová automatizace
- Průmyslová ochranná zařízení
- Stroje na sušení a zpracování dřeva
- Stroje na tvarování plastů za tepla
- Svařovací stroje a svářecí stroje
- Těžba, hutnictví a slévárenství
- Tisk
- Tramvajová a železniční trakce
- Zařízení pro distribuční, řídicí a telekomunikační skříně
-
Instalace
-
-
Montaż urządzeń
- Instalace skříní
- Návrh a montáž skříní
- Instalace energetických systémů
- Komponenty
- Stroje stavěné na zakázku
- Výzkumná a vývojová práce
-
Průmyslové testery
- Výkonové polovodičové zkoušečky
- Zkoušečky elektrických přístrojů
- Testery varistorů a omezovačů přepětí
- Tester automobilových pojistek
- Qrr tester pro měření přechodného náboje v tyristorech a výkonových diodách
- Zkoušečka rotorů jističů řady FD
- Auditor testeru zařízení na zbytkový proud
- Zkoušečka kalibrace relé
- Tester vizuálních zkoušek pístních tyčí plynových pružin
- Silnoproudý tyristorový spínač
- Tester na lámání pletiva
- Go to the subcategory
- View all categories
-
-
-
Induktory
-
-
Modernizacja induktorów
-
-
-
Indukční zařízení
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Indukční topné generátory
-
Indukční generátory Ambrell
- Generátory: výkon 500 W, frekvence 150-400 kHz
- Generátory: Výkon 1,2 - 2,4 kW, frekvence 150 - 400 kHz
- Generátory: výkon 4,2 - 10 kW, frekvence 150 - 400 kHz
- Generátory: výkon 10 - 15 kW, frekvence 50 - 150 kHz
- Generátory: výkon 30-45 kW, frekvence 50-150 kHz
- Generátory: výkon 65-135 kW, frekvence 50-150 kHz
- Generátory: výkon 180-270 kW, frekvence 50-150 kHz
- Generátory: výkon 20-50 kW, frekvence 15-45 kHz
- Generátory: výkon 75-150 kW, frekvence 15-45 kHz
- Generátory: výkon 200-500 kW, frekvence 15-45 kHz
- Generátory: výkon 20-50 kW, frekvence 5-15 kHz
- Go to the subcategory
- Indukční topné generátory Denki Kogyo
-
Indukční topné generátory JKZ
- Generátory řady CX, frekvence: 50-120kHz, výkon: 5-25kW
- Generátory řady SWS, frekvence: 15-30kHz, výkon: 25-260kW
- Generátory (pece) pro tváření a kování řady MFS, frekvence: 0,5-10kHz, výkon: 80-500kW
- Tavicí pece MFS, frekvence: 0,5-10kHz, výkon: 70-200kW
- Generátory řady UHT, frekvence: 200-400kHz, výkon: 10-160kW
- Go to the subcategory
- Generátory světel pro indukční ohřev
- Indukční topné generátory Himmelwerk
- Go to the subcategory
-
Indukční generátory Ambrell
- Opravy a modernizace
- Periferní zařízení
- Aplikace
- Znalostní základna
- View all categories
-
Indukční topné generátory
-
-
-
Servis
-
-
asd
- Servis průmyslových chladičů vody a klimatizací
- Opravy a modernizace strojů
- Opravy výkonové elektroniky, elektroniky a automatizačních zařízení
- Vysokonapěťové napájecí zdroje pro elektrostatické odlučovače
- Průmyslové tiskárny a štítkovače
- Certificates / Entitlements
- View all categories
-
-
- Kontakt
- Zobacz wszystkie kategorie
High Power Density, High Performance X-Series 4500V IGBT Power Modules
High Power Density, High Performance X-Series 4500V IGBT Power Modules
Mitsubishi Electric has developed high performance 4500V IGBT power modules providing reliable solutions for medium voltage drive, railway and power transmission applications.
By Eugen Wiesner, Dr. Nils Soltau, Eugen Stumpf, Mitsubishi Electric Europe B. V. and Kenji Hatori, Hitoshi Uemura, Mitsubishi Electric Corporation
Introduction
Originally, Mitsubishi Electric started the development of the 4500V IGBTs in the middle of 90s. The first commercialization of standard IGBT modules in this voltage class was started in beginning of 2000s. It was a more efficient and compact solution compared to existing 4500V GTO press pack devices. Mainly this development was driven by railway and medium-voltage (MV) drive applications. Meanwhile, a wide variation of the 4500V IGBT modules is available, such as: dual diode modules, modules with copper and AlSiC base plate, modules with standard (VISO=6 kV) and high isolation packages (VISO=10.2 kV).
Targets of 4500V X-Series IGBT Modules
The newly developed 4500V X-Series is already the third series after H-Series and R-Series of MITSUBISHI ELECTRIC IGBT power modules. The line-up of the new X-Series is expanding the existing line-up towards higher power densities (refer Figure 1). The current rating of the large package (footprint: 190mm x 140mm) increases from 900A to 1350A. On the other hand, the 900A rated current also will be made available in smaller package size of 140mm x 130mm.
Figure 1: 4500V X-Series line-up expansion
The standard package type is still very important for different applications due to availability of second source from many IGBT device manufacturers and its proven reliability record in the field for many years. Furthermore, the upgrade or increase of the inverter output power is easily achievable by using the widely commercially available components in the market like heatsinks, gate drivers and bus bars.
The targets for 4500V X-Series device development have been defined based on feedback from customers. These were the following:
- Increasing current rating and module power density
- Reduction of module power losses
- Suitable for various applications having different switching frequency ranges
Six modules have been developed [1] to fulfill the above mentioned market requirements. The overview of the developed 4500V X-Series modules is shown in table 1.
Isolation voltage | Foot print | Type name |
---|---|---|
VISO 10.2 kV | 190mm x 140mm | CM1350HG-90X (VCCmax=3400V) CM1500HG-90X (VCCmax=3200V) |
130mm x 140mm | CM900HG-90X (VCCmax=3400V) CM1000HG-90X (VCCmax=3200V) |
|
VISO 6 kV | 190mm x 140mm | CM1350HC-90X (VCCmax=3400V) CM1500HC-90XA (VCCmax=3000V) |
Table 1: 4500V X-Series Line-up
Improving the Module Power Density
The most challenging requirement was increasing the module power density. The development target was achieved mainly by using the new 7th Gen. Chipset. The 7th Gen. IGBT chip, shown in Figure 2, contributes several significant cutting-edge features. The Carrier Stored Trench-gate Bipolar Transistor structure (CSTBT™) allows reduction of the IGBT forward voltage. The new LNFLR (Linearly- Narrowed Field Limiting Ring) chip termination structure allows for an increase in the active chip area and thereby a reduction of the thermal resistance. Finally, the partial P-Collector technology allows a special capability to manage a wide RBSOA.
Furthermore, the overall packaging technology of 4500V X-Series is improved for managing the increased power density. The optimized internal chip layout reduces the module thermal resistance and increases the power cycling capability. As a result, the junction-tocase thermal resistance was reduced by more than 20% compared to previous R-Series (CM1350HG-90X and CM1200HG-90R). The module performance has been proven and specified for a wide operation temperature range from -50°C to 150°C. The previous 4500V module generations were specified up to 125°C.
Figure 2: 4500V 7th Gen. Chip structure
Two different 7th Gen chip set are available, optimized for high and low switching frequency applications respectively. The X-Type chip set is designed for high switching frequency application (> 350Hz). The XA-type chip set achieves the lowest possible forward voltage for the IGBT and the diode. The intended switching frequency ranges from 100Hz to 350Hz. The trade-off between the forward voltage and reverse recovery switching energy for X- and XA- diode is shown in Figure 3.
Figure 3: Diode trade-off between X- and XA device type
Safe Operating Area (SOA) for Each Application
The DC-link voltage is one of the most important stress factors influencing the SOA of IGBT module. Some applications do not require high DC-link voltage. For such cases, the SOA and with it the permitted maximum current rating increase.
The 4500V X-Series device is designed to operate at a maximum DC-link voltage of 3400V. In this case, the module’s rated current is 1350A (CM1350HG-90X). If the required maximum DC-link voltage is reduced to 3200V, the rated current increase up to 1500A (CM1500HG-90X). Both modules have the same electrical characteristics but have different SOA specifications. Each device undergoes shipping tests according to the defined maximum DC-link voltage respectively.
Example of a 3-level NPC Inverter Application
One of the targeted applications for the 4500V modules is the medium voltage (MV) drive application. For these drives, the output voltage range is between 2.3kV and 13.2kV [2]. The most common voltage levels are: 3.3 kV, 4.16kV, 6kV and 6.6kV. For these output voltages, 3-level topology is widely used. For example, these voltages can be covered by devices such as the CM1500(1350)HG-90X (as shown in Table 2). For output voltage levels higher or equal than 4160V - series connection of 4500V modules becomes necessary.
Inverter output voltage VOUT [Vrms] | Total required inverter DCLink voltage VDC_link [V] | IGBT blocking voltage VCES IGBT [V] | IGBT Series connection | IGBT DC-Link voltage VCC_IGBT [V] |
---|---|---|---|---|
3300 | 4800 | 4500 (CM1500HG-90X) | No | 2400 |
4160 | 6200 | 4500 (CM1500HG-90X) | Yes | 1600 |
6000 | 8800 | 4500 (CM1500HG-90X) | Yes | 2200 |
6600 | 9600 | 4500 (CM1500HG-90X) | Yes | 2400 |
Table 2: Example for 4500V IGBT module based 3-level NPC configurations
Scalability towards lower power ranges can be realized with the CM900HG-90X device or the H- and R-Series modules. The following example shows the potential of the new X-Series compared to the first H-Series in terms of power loss reduction. For the VOUT=3300V output voltage, the necessary DC-Link voltage is about 4800V. In 3-level NPC-configurations, the IGBT module would experience the half the total DC-Link (2400V). In case the heatsink potential would be connected to the middle of the DC-Link the IGBT Module isolation voltage of 10.2 kV(rms) would be sufficient to cover in Table 2 mentioned inverter output voltages.
Figure 4: Comparison of the power loss simulation result using the H- and X-Series 190mm x 140mm modules.
Figure 4 shows the power loss simulation versus output current for CM900HG-90H H-Series device and CM1350HG-90X X-Series device. The simulation conditions are:
- Switching frequency fsw=0.5kHz
- Power factor p.f.=0.85
- Modulation index m=1
- Junction temperature TJ=125°C
There are two possibilities for utilizing the performance of new X-Series power modules. One possibility is a reduction of the IGBT module power losses. The power losses decrease by about 10% compared to the H-Series. The other possibility is increasing the inverter output current. The output current can be increased by about 25% compared to the H-Series. In addition, 150°C operation of X-series enables to increase even more output current than 125°C operation.
Conclusion
The newly developed 4500V X-Series enables significant increase in the inverter output power. Key enabling factors are an increased maximum junction temperature of 150°C, an improved thermal management and reduced power losses in the module. A large line-up and backward compatibility to H-Series and R-Series ensures a flexible converter design and an easy design-in. Furthermore, two different chip sets (X-type and XA-type) facilitates the optimal operation at required switching frequencies.
References
[1] Mitsubishi Electric Corporation, “Mitsubishi Electric to Expand Lineup of X-Series HVIGBT Modules,” Press Release No. 3094, May 2017
[2] Prof. Dr. M. Hiller, “Leistungselektronik mit Si-Bauelementen für die Mittelspannung”, Tagungsband des 1. Industriearbeitskreis Mittelspannungs-Leistungelektronik [Proceedings of the 1. Industry Working Group Medium-Voltage Power Electronics], Fraunhofer ISE, Berlin, Germany, 2016.
Zanechat komentář