Sie müssen eingeloggt sein
-
zurückX
-
Komponenten
-
-
Category
-
Halbleiter
- Dioden
- Thyristoren
-
Elektroisolierte Module
- Elektroisolierte Module | VISHAY (IR)
- Elektroisolierte Module | INFINEON (EUPEC)
- Elektroisolierte Module | Semikron
- Elektroisolierte Module | POWEREX
- Elektroisolierte Module IXYS
- Elektroisolierte Module | POSEICO
- Elektroisolierte Module ABB
- Elektroisolierte Module | TECHSEM
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Brückengleichrichter
-
Transistoren
- Transistoren | GeneSiC
- SiC-MOSFET-Module | Mitsubishi
- SiC-MOSFET-Module | STARPOWER
- ABB SiC-MOSFET-Module
- IGBT-Module | MITSUBISHI
- Transistormodule | MITSUBISHI
- MOSFET-Module von MITSUBISHI
- Transistormodule | ABB
- IGBT-Module | POWEREX
- IGBT-Module | INFINEON (EUPEC)
- Halbleiterkomponente aus Siziliumkarbid
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Treiber
- Leistungsblöcke
- Gehen Sie zur Unterkategorie
-
Strom- und Spannungswandler von LEM
-
Stromwandler von LEM
- Stromwandler mit geschlossener Rückkopplungsschleife (C / L)
- Stromwandler mit offener Rückkopplungsschleife (O / L)
- Stromwandler mit unipolarer Spannung
- Wandler in der Eta-Technologie
- Hochgenaue Stromwandler der Serie LF xx10
- Stromwandler der Serie LH
- HOYS und HOYL - zur direkten Montage auf einer Leiterschiene
- Stromwandler in der SMD-Technologie der Serien GO-SME und GO-SMS
- AUTOMOBIL-Stromwandler
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Spannungswandler | LEM
- Präzisionsstromwandler | LEM
- Gehen Sie zur Unterkategorie
-
Stromwandler von LEM
-
Passive Elemente (Kondensatoren, Widerstände, Sicherungen, Filter)
- Widerstände
-
Sicherungen
- Miniatursicherungen für elektronische Schaltungen der Serien ABC und AGC
- Schnelle Röhrensicherungen
- Zeitverzögerungssicherungen mit GL / GG- und AM-Eigenschaften
- Ultraschnelle Sicherungseinsätze
- Britische und amerikanische schnelle Sicherungen
- Schnelle europäische Sicherungen
- Traktionssicherungen
- Hochspannungs-Sicherungseinsätze
- Gehen Sie zur Unterkategorie
-
Kondensatoren
- Kondensatoren für Motoren
- Elektrolytkondensator
- Island Filmkondensatoren
- Leistungskondensatoren
- Kondensatoren für Gleichstromkreise
- Kondensatoren zur Leistungskompensation
- Hochspannungskondensatoren
- Induktionsheizkondensatoren
- Impulskondensatoren
- DC LINK-Kondensatoren
- Kondensatoren für AC / DC-Schaltungen
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Entstörungsfilter
- Superkondensatoren
-
Überspannungsschutz
- Überspannungsableiter für HF-Anwendungen
- Überspannungsableiter für Bildverarbeitungssysteme
- Überspannungsableiter für Stromleitungen
- Überspannungsableiter für LED
- Überspannungsableiter für die Photovoltaik
- Überspannungsableiter für Wägesysteme
- Überspannungsableiter für den Feldbus
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Gehen Sie zur Unterkategorie
-
Relais und Schütze
- Theorie der Relais und Schütze
- Dreiphasen-Halbleiterrelais AC
- Halbleiterrelais DC
- Regler, Steuerungen und Zubehör
- Sanftstarter und Schaltschütze
- Elektromechanische Relais
- Schütze
- Drehschalter
-
Einphasen-Halbleiterrelais AC
- Einphasen-Wechselstrom-Halbleiterrelais, Serie 1 | D2425 | D2450
- Einphasige AC-Halbleiterrelais der Serien CWA und CWD
- Einphasen-Wechselstrom-Halbleiterrelais der Serien CMRA und CMRD
- Einphasen-Wechselstrom-Halbleiterrelais, PS-Serie
- Doppel- und Vierfach-Wechselstrom-Halbleiterrelais, Serie D24 D, TD24 Q, H12D48 D.
- 1-phasige Festkörperrelais, gn-Serie
- Einphasige Wechselstrom-Halbleiterrelais, Serie ckr
- Einphasen-Wechselstromrelais der ERDA- UND ERAA-SERIE für die DIN-Schiene
- Einphasige Wechselstromrelais für 150A Strom
- Doppelte Halbleiterrelais mit integriertem Kühlkörper für eine DIN-Schiene
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Einphasen-Halbleiterrelais AC für Leiterplatten
- Interface-Relais
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Induktive Komponente
- Radiatoren, Varistoren, Thermoschütze
- Ventilatoren
- Klimaanlagen, Ausrüstung für Schaltschränke, Industriekühler
-
Batterien, Ladegeräte, Pufferstromversorgungen und Wechselrichter
- Batterien, Ladegeräte - theoretische Beschreibung
- Lithium-Ionen-Batterien. Kundenspezifische Batterien. Batteriemanagementsystem (BMS)
- Batterien
- Ladegeräte und Zubehör
- USV-Notstromversorgung und Pufferstromversorgung
- Konverter und Zubehör für die Photovoltaik
- Energiespeicher
- Brennstoffzellen
- Lithium-Ionen-Batterien
- Gehen Sie zur Unterkategorie
-
Automation
- Futaba Drone Parts
- Grenzschalter, Microschalter
- Sensoren, Wandler
-
Pyrometer
- Infrarot-Temperatursensor, kabellos, wasserdicht, IR-TE-Serie
- Infrarot-Temperatursensor, kabellos, IR-TA-Serie
- Infrarot-Temperatursensor, kabellos, IR-H-Serie
- Ein schnelles stationäres Pyrometer in einem sehr kleinen IR-BA-Gehäuse
- Lichtleiter-Temperatursensoren, IR-FA-Serie
- Das stationäre Pyrometer der IR-BZ-Serie
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Zähler, Zeitrelais, Einbaumessgeräte
- Industrielle Schutzausrüstung
- Licht- und Signalentechnik
- Infrarot-Kamera
- LED-Anzeigen
- Taster, Schalter und Zubehör
-
Datenerfassung und Datenlogger
- Temperaturschreiber mit Display und Textdruck AL3000
- Digitale Temperaturschreiber mit LCD Display KR 2000-Serie
- Sicherheitstemperaturwächter KR 5000
- Temperatur / Feuchtigkeit Hand-Meter mit Datenlogger HN-CH-Serie
- Messdatenerfassung und Datenlogger Zubehör
- Kompakter Bildschirmschreiber 71VR1
- Sicherheitstemperaturwächter KR 3000-Serie
- PC-Datenerfassung R1M-Serie
- PC-Datenerfassung R2M-Serie
- PC-Datenerfassung, 12 universelle isolierte Eingänge, Typ RZMS-U9
- PC-Datenerfassung, 12 universelle isolierte Eingänge, USB, RZUS-Serie
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Gehen Sie zur Unterkategorie
-
Adern, Litzen, Schutzhüllen, Flexible Verbingungen
- Drähte
- Litzen
-
Kabel für spezielle Anwendungen
- Verlängerungskabel und Kompensations
- Kabel für Thermoelemente
- Die Verbindungsdrähte zu czyjnków PT
- Mehradrige Kabel Temp. -60 ° C bis + 1400 ° C
- SILICOUL Mittelspannungskabeln
- Zündkabel
- Heizleitungen
- Einadriges Temp. -60 ° C bis + 450 ° C
- Zugbegleiter
- Heizleitungen im Ex
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Schläuche
-
Geflochtene Kabel
- Zöpfe flach
- Zöpfen Runde
- Sehr flexible Geflecht - flach
- Sehr flexible Geflecht - Rund
- Kupfergeflecht zylindrischen
- Kupfergeflechtschirm und zylindrischer
- Flexible Massebänder
- Geflechte zylindrischen verzinkt und Edelstahl
- PVC-isolierte Kupferlitzen - Temperatur 85 ° C
- Flach geflochtene Aluminium
- Connection Kit - Zöpfe und Röhren
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Leitungen und Sonstiges für Traktion
- Crimpverbinder
- Flexible isolierte Kupferschienen
- Mehrschichte flexible Kupferschienen
- Kabelrohre, Kabelkanäle und Kabelführung
- Kabelschutzschlauchsysteme
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Alle Kategorien
-
Halbleiter
-
-
- Lieferanten
-
Applications
- AC- und DC-Antriebe (Wechselrichter)
- Ausrüstung für Verteilungs-, Steuerungs- und Telekommunikationsschränke
- Bergbau, Metallurgie und Gründung
- CNC-Werkzeugmaschinen
- Energy bank
- HLK-Automatisierung
- Induktionsheizung
- Industrielle Automatisierung
- Industrielle Automatisierung
- Industrielle Schutzvorrichtungen
- Komponenten für explosionsgefährdete Bereiche (EX)
- Maschinen zum Tiefziehen von Kunststoffen
- Maschinen zum Trocknen und Verarbeiten von Holz
- Motoren und Transformatoren
- Schweißmaschinen und Schweißmaschinen
- Straßenbahn- und Bahntraktion
- Temperaturmessung und -regelung
- Temperaturmessung und -regelung
- USV- und Gleichrichtersysteme
-
Installation
-
-
Montaż urządzeń
- Schaltschränkebau
- Design und Montage von Schränken
- Installation von Stromversorgungssystemen
- Komponenten
- Maschinen, die auf Bestellung gebaut werden
- F&E-Forschungs- und Entwicklungsarbeiten
-
Produktionsprozessen Messungsanlagen
- Dioden und Thyristoren Messungsanlagen
- Schaltungen Messungsanlagen
- Varistor- und Überspannungsableiter-Tester
- Messungsanlagen für Kfz-Sicherungen
- Qr Sperrverzögerungsladung Messungsanlagen
- FD-Serie Schaltungen Rotorentester
- Audit-Messungsanlagen der Fehlerstromschutzschalter
- Tester für Kalibrierung der Relais
- Anlage für Video Qualitätskontrollsysteme
- Hochstrom-Thyristorschalter
- Maschenbruch-Tester
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Alle Kategorien
-
-
-
Inductors
-
-
Modernizacja induktorów
- Reparatur gebrauchter Induktivitäten
- Modernisierung von Induktoren
-
Produktion neuer Induktoren
- Härten von Kurbelwellen
- Aushärten der Bandsägezähne
- Erwärmung der Elemente vor dem Verkleben
- Härtung von Laufbahnen von Radnabenlagern für Kraftfahrzeuge
- Härtung der Antriebsgetriebekomponenten
- Härten von Stufenwellen
- Erwärmung in Kontraktionsfugen
- Scan-Härtung
- Weichlöten
- Knüppelheizungen
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Wissensbasis
- Alle Kategorien
-
-
-
Induktionsgeräte
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Generatoren für Induktionserwärmung
-
Ambrell Induktionsheizgeneratoren
- Generatoren: Leistung 500 W, Frequenz 150-400 kHz
- Generatoren: Leistung 1.2 - 2.4 kW, Frequenz 150 - 400 kHz
- Generatoren: Leistung 4.2 - 10 kW, Frequenz 150 - 400 kHz
- Generatoren: Leistung 10 - 15 kW, Frequenz 50 - 150 kHz
- Generatoren: Leistung 30-45 kW, Frequenz 50-150 kHz
- Generatoren: Leistung 65-135 kW, Frequenz 50-150 kHz
- Generatoren: Leistung 180-270 kW, Frequenz 50-150 kHz
- Generatoren: Leistung 20-35-50 kW, Frequenz 15-45 kHz
- Generatoren: Leistung 75-150 kW, Frequenz 15-45 kHz
- Generatoren: Leistung 200-500 kW, Frequenz 15-45 kHz
- Generatoren: Leistung 20-50 kW, Frequenz 5-15 kHz
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Denki Kogyo Induktionsheizungsgeneratoren
-
JKZ Induktionsheizungsgeneratoren
- Generatoren der CX-Serie, Frequenz: 50-120 kHz, Leistung: 5-25 kW
- Generatoren der SWS-Serie, Frequenz: 15-30 kHz, Leistung: 25-260 kW
- Generatoren (Öfen) zum Formen und Schmieden der MFS-Serie, Frequenz: 0,5-10 kHz, Leistung: 80-500 kW
- MFS-Schmelzöfen, Frequenz: 0,5-10 kHz, Leistung: 70-200 kW
- Generatoren der UHT-Serie, Frequenz: 200-400 kHz, Leistung: 10-160 kW
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Lampengeneratoren für Induktionsheizung
- Himmelwerk Induktionsheizungsgeneratoren
- Gehen Sie zur Unterkategorie
-
Ambrell Induktionsheizgeneratoren
- Reparaturen und Modernisierung
- Peripheriegeräte
-
Applikationen
- Medizinische Anwendungen
- Automobilindustrie Applikationen
- Löten
- Hartlöten
- Hartlöten von Aluminium
- Löten von magnetischen Edelstahlwerkzeugen
- Präzisionslöten
- Löten unter Atmosphäre
- Löten von Kühlkörperkappen aus Messing und Stahl
- Löten von Sintercarbiden
- Löten der Kupferspitze und des Drahtes
- Gehen Sie zur Unterkategorie
- Wissensbasis
- Alle Kategorien
-
Generatoren für Induktionserwärmung
-
-
-
Service
-
-
asd
- Wartung von Brauchwasserkühlern und Klimaanlagen
- Reparaturen und Modernisierung von Maschinen
- Reparatur der Leistungselektronik und elektonischen und automatischen Vorrichtungen
- Hochspannungsnetzteile für Elektrofilter
- Industriedrucker und Etikettierer
- Certyfikaty / uprawnienia
- Alle Kategorien
-
-
- Kontakt
- Zobacz wszystkie kategorie
3.3 kV Full SiC MOSFETs – Towards High-Performance Traction Inverters
![3.3 kV Full SiC MOSFETs – Towards High-Performance Traction Inverters 3.3 kV Full SiC MOSFETs – Towards High-Performance Traction Inverters](https://www.dacpol.eu/modules/ybc_blog/views/img/bg-grey.png)
3.3 kV Full SiC MOSFETs – Towards High-Performance Traction Inverters
Mitsubishi Electric is developing a new Full SiC device rated for 3.3 kV and 750 A. The device comes in the most recent LV100 package, which is especially suitable for traction application and modular converter designs. This article introduces the new Full SiC device and demonstrates the benefits in traction applications.
By Dr. Nils Soltau, Eugen Wiesner, Mitsubishi Electric Europe B.V., Ratingen, Germany and Kenji Hatori, Hitoshi Uemura, Mitsubishi Electric Corporation, Fukuoka, Japan
1. Introduction
Power semiconductor devices made of silicon carbide (SiC) are regarded as the major innovation in modern power electronics. Compared to classical silicon (Si) devices, SiC enables more efficient and more compact converters to save electric energy and valuable materials.
Over the last 20 years, Mitsubishi Electric has developed and commercialized SiC devices for several voltage classes and various applications [1]. Now, after years of in-field experience with different SiC modules in traction application [2], Mitsubishi Electric makes the next big step. With a rated voltage of 3.3 kV and a current of 750 A, the new Full SiC dual module is especially intended for high performance traction converters and flexible converter designs. The type name of this new device is FMF750DC-66A.
Due to the fast switching transients, Full SiC devices require an appropriate package offering low stray inductance. Therefore, the FMF750DC-66A, as shown in Figure 1, comes in the most advanced package for this voltage and power class: the LV100 package. This package offers a stray inductance below 10 nH and simpler parallel connection of several modules. Moreover, the internal package design ensures optimal current sharing among the semiconductor chips inside a module.
![The new 3.3 kV Full SiC device is rated for 750 A and comes in the most recent LV100 package](https://www.dacpol.eu/img/cms/Baza%20Wiedzy/Mitsubishi/22/Figure1.png)
Figure 1: The new 3.3 kV Full SiC device is rated for 750 A and comes in the most recent LV100 package
2. Comparison with Silicon Devices
The following chapter compares the FMF750DC-66A with two different Si devices that also come in the same LV100 package. These two devices of the same voltage class are rated for 450 A and 600 A. In the following, they are referred to as CM450DA-66X and CM600DA-66X according to their respective type name. Figure 2 shows the static characteristics of all modules and, hence, demonstrates nicely the general difference between bipolar IGBTs and unipolar MOSFETs.
![Static characteristic of the Full SiC devices compared to the 450 A and 600 A silicon-based modules](https://www.dacpol.eu/img/cms/Baza%20Wiedzy/Mitsubishi/22/Figure2.png)
Figure 2: Static characteristic of the Full SiC devices compared to the 450 A and 600 A silicon-based modules
It should be noted that all device characteristics are given for the respective maximal junction temperature being 150°C for the Si devices and 175°C for the FMF750DC-66A. Due to the linear currentvoltage dependency of MOSFETs, the voltage drop at low currents is substantially lower than for bipolar IGBTs (cf. Figure 2 (a)). As shown in Figure 2 (b), also the voltage drop of the FMF750DC-66A in reverse direction is much smaller compared to the freewheeling diodes of the Si modules, if both, diode (SBD) and MOSFET, are conducting the reverse current (synchronous rectifier mode). Consequently, especially at low-load conditions, the use of unipolar devices increases converter efficiency significantly. The subsequent chapter quantifies this for a traction application.
![Switching losses of the Full SiC module compared to Sibased modules](https://www.dacpol.eu/img/cms/Baza%20Wiedzy/Mitsubishi/22/Figure3.png)
Figure 3: Switching losses of the Full SiC module compared to Sibased modules
![Comparison of FMF750DC-66A with CM600DA-66X](https://www.dacpol.eu/img/cms/Baza%20Wiedzy/Mitsubishi/22/Figure4.png)
Figure 4: Comparison of FMF750DC-66A with CM600DA-66X
Another very prominent advantage of Full SiC devices is the reduction of switching losses. Again, this effect results from the unipolar nature of the devices. The lack of reverse recovery and tail currents decreases switching energy and allows higher switching frequencies compared to Si devices. Figure 3 shows the sum of energy loss during turn-on, turn-off and reverse recovery. Compared to the Si-based IGBTs, the switching losses in the Full SiC module are reduced by 80– 90 %.
The following chapter quantifies and discusses advantages for the converter design and intended applications.
![Maximal output current in dependence on switching frequency](https://www.dacpol.eu/img/cms/Baza%20Wiedzy/Mitsubishi/22/Figure5-1.png)
![Maximal output current in dependence on switching frequency](https://www.dacpol.eu/img/cms/Baza%20Wiedzy/Mitsubishi/22/Figure5-2.png)
Figure 5: Maximal output current in dependence on switching frequency
3. System Level Advantages
The first example regards traction inverters with 750 Hz switching frequency at 1500 V dc-link voltage. The losses generated by the Si-based CM600DA-66X and the SiC-based FMF750DC-66A are compared. Figure 4 (a) shows the energy savings using the FMF750DC-66A instead of a CM600DA-66X. Especially at vehicle’s part-load condition, saving potential is enormous. Below 400 A output current, the Full SiC devices saves more than 50 % - 80 % of the energy loss by semiconductors (at the same device footprint).
Especially at part load, operational energy costs can be reduced. Moreover, due to higher efficiency and the higher operational junction temperature of the FMF750DC-66A, the maximal power in rectifier operation increases. As illustrated in Figure 4 (b), maximal output power increases by roughly 60 % at exemplary switching frequency of 750 Hz. Since the rectifier mode serves the recovery of energy when the vehicle slows down, potentially more energy can be recycled and fed back into the electricity network. Moreover, this reduces stress on the conventional braking system.
The second example considers a grid-connected converter operating at a power factor of 0.9. The maximal switching frequency in dependence on the output current is calculated. Figure 5 shows the results considering cooling water temperature of 40°C. Consequently, the maximal switching frequency for the FMF750DC-66A increases by a factor of 5 to 9 compared to the CM600DA-66X at same current level.
The higher switching frequency allows converter manufacturers a grid-filter design for higher resonance frequencies. Consequently, the required inductance and capacitance values for an LCL filter decrease. This in turn decreases filter’s size, cost and losses. Moreover, the converter achieves a more dynamic control. Furthermore, for machineside inverters or dc-dc converters, the higher switching frequency enables the design of more compact high-speed drives and medium-frequency converters [3,4].
![Opportunities enabled by the Full SiC FMF750DC-66A](https://www.dacpol.eu/img/cms/Baza%20Wiedzy/Mitsubishi/22/Figure6.png)
Figure 6: Opportunities enabled by the Full SiC FMF750DC-66A
Besides the switching frequency increase, Figure 4 (b) has already demonstrated that keeping the switching frequency constant, the converter achieves significantly higher output power. The fact that the FMF750DC- 66A comes in the same package as the CM450DA-66X and CM600DA-66X allows more flexible converter designs and fast development (having a similar inverter configuration as Si-based inverter).
Beyond the discussed benefits in traction and grid applications, the FMF750DC-66A make further benefits accessible. Figure 6 tries to illustrate the advantages of the FMF750DC-66A at different system levels: at module level, at converter level and at application level. In general the use of new FMF750DC-66A makes sense in those applications where these system-level advantages potentially over-compensate the higher costs of today’s SiC-modules compared to established silicon devices.
4. Conclusion
Mitsubishi Electric offers an extensive line up in the state-of-the-art LV100 package. Now, a 750 A Full SiC module is added to the 3.3 kV line up. The FMF750DC-66A Full SiC module increases the converter’s power density by increased switching frequency and higher maximal junction temperature of 175 °C. Moreover, the module achieves higher system efficiency. Especially at part load conditions or rectifier operation, the FMF750DC- 66A reduces the inverter losses by 50 – 80 %. The FMF750DC-66A comes in the same low-inductive LV100 package as its Si counterparts. For converter manufacturers, this simplifies the transition from Si to SiC and gives tremendous flexibility.
References
[1] E. Thal and J. Yamada, “SiC Power Modules for a Wide Application Range,” Bodo’s Power Systems, Sep 2017.
[2] Mitsubishi Electric, Mitsubishi Electric Installs Railcar Traction System with All- SiC Power Modules on Shinkansen Bullet Trains, Press Release No. 2942, June 2015.
[3] L. Luise and others, Design Optimization and Testing of High-Performance Motors: Evaluating a Compromise Between Quality Design Development and Production Costs of a Halbach-Array PM Slotless Motor, IEEE Industry Applications Magazine, 2016.
[4] M. Claessen, D. Dujic, F. Canales, J. K. Steinke, P. Stefanutti and C. Vetterli, Traction transfomration - A power-electronic traction transformer, ABB review, 01/2012.
Ähnliche Beiträge
![Now available – DC/DC converters from PREMIUM](https://www.dacpol.eu/modules/ybc_blog/views/img/bg-grey.png)
![New release in DACPOL lighting for lathes – Kira covers](https://www.dacpol.eu/modules/ybc_blog/views/img/bg-grey.png)
Hinterlassen Sie einen Kommentar