Jūs turite būti prisijungę
-
sugrįžtiX
-
Komponentai
-
-
Category
-
Puslaidininkiai
- Diodai
- Tiristoriai
-
Elektroizoliuoti moduliai
- Elektrai izoliuoti moduliai | VISHAY (IR)
- Elektrai izoliuoti moduliai | INFINEON (EUPEC)
- Elektrai izoliuoti moduliai | Semikronas
- Elektrai izoliuoti moduliai | POWEREX
- Elektrai izoliuoti moduliai | IXYS
- Elektrai izoliuoti moduliai | POSEICO
- Elektrai izoliuoti moduliai | ABB
- Elektrai izoliuoti moduliai | TECHSEM
- Eikite į subkategoriją
- Lygintuviniai tilteliai
-
Tranzistoriai
- Tranzistoriai | GeneSiC
- SiC MOSFET moduliai | Mitsubishi
- SiC MOSFET moduliai | STARPOWER
- „ABB SiC MOSFET“ moduliai
- IGBT moduliai | MITSUBISHI
- Tranzistorių moduliai | MITSUBISHI
- MOSFET moduliai | MITSUBISHI
- Tranzistorių moduliai | ABB
- IGBT moduliai POWEREX
- IGBT moduliai INFINEON (EUPEC)
- Silicio karbido puslaidininkiniai elementai
- Eikite į subkategoriją
- Valdikliai
- Galios blokai
- Eikite į subkategoriją
-
Elektrinių dydžių keitikliai
-
Dabartiniai keitikliai | LEM
- Srovės keitiklis su uždara atbulinio ryšio kilpa (C/L)
- Srovės keitiklis su atvira atbulinio ryšio kilpa (O/L)
- Vienpolės maitinimo įtampos srovės keitiklis
- Eta technologijos keitikliai
- Didelio tikslumo srovės keitikliai LF xx10 serija
- LH serijos srovės keitikliai
- HOYS ir HOYL - skirti montuoti tiesiai ant laidininko bėgio
- Dabartiniai „GO-SME“ ir „GO-SMS“ serijos SMD technologijos keitikliai
- AUTOMOBILIŲ srovės keitikliai
- Eikite į subkategoriją
-
Įtampos keitikliai | LEM
- LV serijos įtampos keitikliai
- DVL serijos įtampos keitikliai
- CV serijos tikslūs įtampos keitikliai su dviguba magnetine šerdimi CV serijos
- Įtampos keitiklis geležinkeliams DV 4200/SP4
- DVM serijos įtampos keitikliai
- Įtampos keitiklis - DVC 1000-P
- Įtampos keitikliai - DVC 1000 serija
- Eikite į subkategoriją
- Tikslieji srovės keitikliai | LEM
- Eikite į subkategoriją
-
Dabartiniai keitikliai | LEM
-
Pasyvūs komponentai (kondensatoriai, rezistoriai, saugikliai, filtrai)
- Rezistoriai
-
Saugikliai
- ABC ir AGC serijos miniatiūriniai saugikliai elektronikai
- Greitaeigiai cilindriniai saugikliai
- Uždelsimo elementai su GL/GG ir AM charakteristikomis
- Ultragreiti intarpai - saugikliai
- Didžiosios Britanijos ir JAV standartų greitaeigiai saugikliai
- Europos standarto greitaeigiai saugikliai
- Saugikliai geležinkeliui
- Aukštos įtampos saugikliai
- Eikite į subkategoriją
-
Kondensatoriai
- Kondensatoriai varikliams
- Elektrolitiniai kondensatoriai
- Snubbers tipo kondensatoriai
- Galios kondensatoriai
- Kondensatoriai DC grandinėms
- Kondensatoriai galios kompensavimui
- Aukštos įtampos kondensatoriai
- Kondensatoriai indukciniam kaitinimui
- Impulsiniai ir energijos kaupimo kondensatoriai
- DC LINK kondensatoriai
- AC / DC grandinių kondensatoriai
- Eikite į subkategoriją
- Slopinimo tinklo filtrai
- Superkondensatoriai
- Apsauga nuo viršįtampių
- Eikite į subkategoriją
-
Relės ir kontaktoriai
- Relių ir kontaktorių teorija
- Trijų fazių puslaidininkinės AC relės
- Puslaidininkinės DC relės
- Reguliatoriai, valdikliai ir jų priedai
- Soft starteriai (minkšto paleidimo įrenginiai) bei reversiniai kontaktoriai
- Elektromechaninės relės
- Kontaktoriai
- Rotaciniai jungikliai
-
Vienos fazės puslaidininkinės AC relės
- AC vienfazės puslaidininkinės relės 1 | D2425 | D2450 serijų
- AC vienfazės puslaidininkinės relės CWA ir CWD serijų
- AC vienfazės puslaidininkinės relės CMRA ir CMRD serijų
- AC vienfazės puslaidininkinės relės PS serijos
- AC puslaidininkinės dvigubos ir keturgubos relės D24 D, TD24 Q, H12D48 D serijų
- Vienfazės puslaidininkinės relės gn serijos
- AC vienfazės puslaidininkinės relės CKR serijos
- AC vienfazės relės DIN bėgiams ERDA ir ERAA serijų
- Vienfazės kintamosios srovės relės, skirtos 150A srovei
- Dvigubos kietojo kūno relės, integruotos su radiatoriumi DIN bėgiui
- Eikite į subkategoriją
- Vienos fazės puslaidininkinės AC relės spausdinimo plokštėms
- Interfejsų relės
- Eikite į subkategoriją
- Indukciniai elementai
- Radiatoriai, varistoriai, termo apsauga
- Ventiliatoriai
- Kondicioneriai, elektros spintų aksesuarai, aušintuvai
-
Baterijos, įkrovikliai, buferiniai maitinimo šaltiniai ir keitikliai
- Baterijos, įkrovikliai - teorinis aprašymas
- Ličio jonų baterijos. Individualios baterijos. Baterijų valdymo sistema (BMS)
-
Akumuliatoriai
- Panasonic įmonės akumuliatoriai
- SSB įmonės akumuliatoriai
- Sonnenschein Dryfit įmonės akumuliatoriai
- MK Battery įmonės geliniai akumuliatoriai
- FIAMM įmonės akumuliatoriai
- Victron Energy akumuliatoriai
- „Victron Energy LiFePO4“ akumuliatoriai
- „Dyno“ baterijos
- APC UPS RBC akumuliatorių paketai
- Eikite į subkategoriją
- Akumuliatorių įkrovikliai ir priedai
- UPS atsarginis maitinimo šaltinis ir buferiniai maitinimo šaltiniai
- Fotoelektros keitikliai ir priedai
- Energijos kaupimas
- Kuro elementai
- Ląstelės litio-joninės
- Eikite į subkategoriją
-
Automatikos komponentai
- Futaba Drone Parts
- Galiniai jungikliai, mikrojungikliai
- Jutikliai, keitikliai
- Pirometrai
- Skaitikliai, laiko relės, paneliniai matuokliai
- Pramoniniai apsaugos įrenginiai
- Šviesos ir garso signalizacija
- Terminio vaizdo kamera
- LED švieslentės
- Valdymo aparatūra - mygtukai ir jungikliai
-
Registravimo prietaisai
- AL3000 - įrašantis į juostą temperatūros registratorius su skaitmeniniu ekranu
- Mikroprocesoriniai registratoriai su LCD ekranu KR2000 serijos
- Registratorius KR5000
- Matuoklis su drėgmės ir temperatūros įrašymo funkcija HN-CH
- Registratorių reikmenys
- Grafinis kompaktinis registratorius 71VR1
- Registratorius KR 3000
- PC registratoriai R1M serijos
- PC registratoriai R2M serijos
- PC registratorius, 12 izoliuotų įėjimų – RZMS
- PC registratorius, USB, 12 izoliuotų įėjimų – RZUS
- Eikite į subkategoriją
- Eikite į subkategoriją
-
Laidai, pynės, laidų apsauginės žarnos, lankstūs sujungimai
- Laidai
- Daugiagisliai laidai
-
Kabeliai ekstremalioms sąlygoms
- Kompensaciniai ir prailginimo kabeliai
- Laidai termoporoms
- PT jutikliams prijungimo laidai
- Daugiagysliai laidai temp. -60C iki +1400C
- Vidutinės įtampos kabeliai
- Uždegimo laidai
- Šildymo laidai
- Viengysliai laidai temp. -60C iki +450C
- Geležinkelio kabeliai
- Šildymo kabeliai Ex zonoms
- Eikite į subkategoriją
- Apsaugos vamzdeliai
-
Pintinės
- Plokščios pintinės
- Apvalios pintinės
- Plokščios labai elastingos pintinės
- Apvalios labai elastingos pintinės
- Cilindro formos vario pintinės
- Vario cilindrinės pintinės su apsauga
- Elastingos įžeminimo juostos
- Cinkuoto ir nerūdijančio plieno cilindrinės pintinės
- PCV izoliuotos vario pintinės - temperatūra iki 85 C
- Plokščios aliuminio pintinės
- Sujungimo komplektas - pintinės ir vamzdeliai
- Eikite į subkategoriją
- Aksesuarai geležinkeliams
- Kabelių antgaliai
- Lanksčios izoliuotos šynos
- Daugiasluoksnės lanksčios šynos
- Laidų pravedimo sistemos (PESZLE)
- Gofruotos apsauginės žarnos
- Eikite į subkategoriją
- Žiūrėti visas kategorijas
-
Puslaidininkiai
-
-
- Tiekėjai
-
Pritaikymų sąrašas
- CNC staklės
- Energetika
- Energy bank
- Indukcinis kaitinimas
- Įranga ir komponentai sprogimo pavojaus zonoms (Ex)
- Kasyklos, metalurgijos ir liejimo pramonė
- Laboratoriniai ir moksliniai matavimai
- Maitinimo šaltiniai (UPS) ir lygintuvinės sistemos
- Medienos džiovinimo ir apdirbimo mašinos
- Nuolatinės ir kintamos srovės pavaros (keitikliai)
- Paskirstymo, valdymo ir telekomunikacijos spintų įranga
- Plastmasių liejimo mašinos
- Poligrafija
- Pramoninė apsaugos įranga
- Pramoninė automatika
- Suvirinimo aparatai
- ŠVOK automatika
- Temperatūros matavimas ir nustatymas
- Tramvajų ir traukinių pavaros
- Varikliai ir transformatoriai
-
Montavimas
-
-
Montaż urządzeń
- Spintelių montavimas
- Spintelių projektavimas ir surinkimas
- Elektros sistemų montavimas
- Komponentai
- Mašinos, pagamintos pagal užsakymą
- MTEP mokslinių tyrimų ir plėtros darbas
-
Pramoniniai testeriai
- Galios puslaidininkių testeriai
- Elektros aparatų testeriai
- Varistorių ir viršįtampių ribotuvų testeriai
- Testeriai automobilių saugikliams išbandyti
- Qrr testeris galios tiristorių ir diodų pereinamojo kruvio matavimui
- FD serijos jungiklių rotoriaus testeris
- Srovės jungiklių audito testeriai
- Testeris relėms kalibruoti
- Testeris dujinių spyruoklių strypų vizualiam tyrimui atlikti
- Didelės srovės tiristoriaus jungiklis
- Tinklelio trūkimo testeris
- Eikite į subkategoriją
- Žiūrėti visas kategorijas
-
-
-
Induktoriai
-
-
Modernizacja induktorów
- Naudotų induktorių remontas
- Induktyvumo modernizavimas
-
Naujų induktorių gamyba
- Alkūninių velenų grūdinimas
- Juostinių pjūklų dantų grūdinimas
- Elementų pašildymas prieš klijuojant
- Automobilių ratų stebulės guolių bėgių kelio kietėjimas
- Pavaros pavaros komponentų grūdinimas
- Pakopinių velenų grūdinimas
- Šildymas susitraukiančiose jungtyse
- Nuskaitymo grūdinimas
- Minkštas litavimas
- Plastikiniai šildytuvai
- Eikite į subkategoriją
- Žinių bazė
- Žiūrėti visas kategorijas
-
-
-
Indukciniai įtaisai
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Indukcinio kaitinimo generatoriai
-
Ambrell indukciniai šildymo generatoriai
- Generatoriai: galia 500 W, dažnis 150–400 kHz
- Generatoriai: galia 1,2 - 2,4 kW, dažnis 150 - 400 kHz
- Generatoriai: galia 4,2 - 10 kW, dažnis 150 - 400 kHz
- Generatoriai: galia 10 - 15 kW, dažnis 50 - 150 kHz
- Generatoriai: galia 30-45 kW, dažnis 50-150 kHz
- Generatoriai: galia 65-135 kW, dažnis 50-150 kHz
- Generatoriai: galia 180–270 kW, dažnis 50–150 kHz
- Generatoriai: galia 20-35-50 kW, dažnis 15-45 kHz
- Generatoriai: galia 75–150 kW, dažnis 15–45 kHz
- Generatoriai: galia 200-500 kW, dažnis 15-45 kHz
- Generatoriai: galia 20-50 kW, dažnis 5-15 kHz
- Eikite į subkategoriją
- Denki Kogyo indukciniai šildymo generatoriai
-
JKZ indukcinio šildymo generatoriai
- CX serijos generatoriai, dažnis: 50-120kHz, galia: 5-25kW
- SWS serijos generatoriai, dažnis: 15-30kHz, galia: 25-260kW
- Generatoriai (krosnys) MFS serijoms formuoti ir kalti, dažnis: 0,5–a10 kHz, galia: 80–500 kW
- MFS lydymo krosnys, dažnis: 0,5-10kHz, galia: 70-200kW
- UHT serijos generatoriai, dažnis: 200-400kHz, galia: 10-160kW
- Eikite į subkategoriją
- Lempos generatoriai indukciniam šildymui
- Himmelwerk - indukciniai šildymo generatoriai
- Eikite į subkategoriją
-
Ambrell indukciniai šildymo generatoriai
- Remontas ir modernizavimas
- Išoriniai įrenginiai
-
Panaudojimo pavyzdžiai
- Medicinos programos
- Paraiškos automobilių pramonei
- Minkštas litavimas
- Litavimas
- Aliuminio litavimas
- Magnetinių nerūdijančio plieno įrankių litavimas
- Kontaktų hermetizavimas stikle
- Litavimas apsauginėje atmosferoje
- Žalvarinių ir plieninių radiatorių dangtelių litavimas
- Lituoti sukepinti karbidai
- Varinio antgalio ir vielos litavimas
- Eikite į subkategoriją
- Žinių bazė
- Žiūrėti visas kategorijas
-
Indukcinio kaitinimo generatoriai
-
-
-
Aptarnavimas
-
-
asd
- Pramoninių vandens aušintuvų ir oro kondicionierių aptarnavimas
- Mašinų remontas ir modernizavimas
- Pramoninės elektronikos įrenginių remontas
- Aukštos įtampos maitinimo blokai elektrofiltrams
- Pramoniniai spausdintuvai ir etikiečių spausdintuvai
- Certyfikaty / uprawnienia
- Žiūrėti visas kategorijas
-
-
- Kontaktai
- Zobacz wszystkie kategorie
Parallel Operation: Influence of Power Module Parameters
Parallel Operation: Influence of Power Module Parameters
The challenge of IGBT module paralleling is to understand the necessary de-rating of power converters under consideration of different module parameters. This understanding is important for proper module parallel operation inside the thermal and safe operation limits. This article describes the methodology of how to analyze the influence of module parameters on current sharing and switching energy imbalance for parallel operation of power modules.
By N. Soltau, E. Wiesner, Mitsubishi Electric Europe B.V., Ratingen, Germany Y. Ando, J. Sakai, K. Hatori, Mitsubishi Electric Corporation, Fukuoka, Japan
Introduction
The current imbalance during module operation can be caused both by the characteristics of the paralleled power modules, such as the different forward voltage and by the design of the power converter itself. The interface of power modules, such as power connection on DC and AC side, the design of gate driver, and the gate driver connection to the power modules, have an influence on static and dynamic current imbalance of modules connected in parallel. An overview of the various factors that influence the performance of the power modules connected in parallel is shown in figure 1.
In the chapters below, the focus is on the analysis of the IGBT and diode characteristics with regard to current imbalance in parallelconnected power modules. For the following analysis, uniform cooling conditions are considered.
Figure 1: Factors affecting the performance of power modules connected in parallel
Evaluation Setup and Test Sample
Each rolling stock manufacturer has its own unique converter design, so it would be difficult for semiconductor manufacturers to make representative power module analysis without standardized test setup. This difficulty was discussed in Horizon 2020 Project “Shift2Rail” [2]. The project members agreed to define a standardized interface between semiconductor supplier and power converter manufacturer to discuss de-rating for power modules. The reference setup is shown in figure 2. One of the goals for reference setup is to reduce the influence of external components on the current imbalance of parallel connected power modules as much as possible.
Figure 2: Reference test setup for paralleling evaluation
On the DC side, each power module has an individual DClink capacitor; the AC power connection is made via a wide busbar with a central load connection under the modules. Only one central gate driver is used in combination with a low-inductive interface board to control the paralleled modules.
The reference test setup was chosen for investigation of module parallel connection in the following chapters. CM450DA-66X module in the LV100 package is a representative X-Series power module that was selected as device under test for performing the evaluation and analysis. The X-Series line-up with silicon chipset and aluminum base plate is shown in table 1. These power modules feature the latest X-Series 7th Gen. cutting edge chip set with CSTBT™(III) trench IGBT and RFC diode. Both IGBT and diode chips have a positive temperature coefficient for forward voltage over a wide current range. This feature is beneficial for thermal balancing between the parallel connected modules during operation if the temperature is not evenly distributed across the heatsink. The NTC temperature sensor, which is integrated into the module, allows the monitoring of case temperature for each individual parallel connected module.
Table 1: LV/HV100 X-Series line-up
In addition, the dual-power modules of the X-series use a new innovative aluminum base plate with integrated AlN ceramic insulation, the so-called MCB (Metal Casting direct Bonding) baseplate. The new baseplate structure has a significantly smaller junction to case thermal resistance compared to conventional structure, which allows output-power increase or reduction of the operating junction temperature. In addition, Mitsubishi Electric’s X-Series power modules offer features for demanding railway application such as high CTI value of housing material, partial discharge measurement, high quality control and traceability.
Correlation of Power-Module Parameters and Parallel-Switching Waveforms
To investigate the impact of different IGBT power module parameters on the current sharing, parallel connections of ten different pairs of power modules have been measured. Afterwards, linear regression analysis is performed to correlate characteristics of switching waveforms and power-module parameters. Please find more information in [3].
The devices under test are 3.3 kV / 450 A (CM450DA-66X) power modules in the LV100 package. These devices show a natural distribution in their electrical parameters. Hence, collector-emitter saturation voltage ranges from 2.61 V to 2.81 V, gate-emitter threshold voltage ranges from 6.56 V to 7.70 V, and diode forward voltage ranges from 2.20 V to 2.45 V. The ten pairs have been analyzed in terms of their switching characteristics during turn-on, turn-off and reverse recovery.
Turn-Off Switching Analysis
Figure 3 shows two exemplary turn-off measurement results. When IGBT device parameters are similar, nice current sharing can be achieved. On the contrary, in case of different power module parameters, the load current unequally shares between power modules.
With linear regression analysis of the ten pairs, the correlation between IGBT power module parameters and switching characteristics is determined. It is found that the difference in steady state current ΔIC correlates with the difference in collector-emitter voltage only. Other power module parameters are found to be insignificant (determination coefficient < 95%). Linear regression analysis leads the following relationship for the current imbalance. Please refer to [3] for further details.
Turn-On Switching Analysis
Figure 4 shows turn-on switching waveforms with two power modules connected in parallel. If power module parameters are similar, the current will share equally between both power modules. However, when power modules are different, unequal current sharing between power modules is to be expected.
It is found that current sharing correlates with gate-emitter threshold voltage difference ΔVGE(th) and difference in forward voltage of the complementary free-wheel diodes ΔVEC. Linear regression analysis leads the following relationship for the current imbalance. Please refer to [3] for further details.
Figure 3: Exemplary turn-off waveforms (green: VGE 10V/div, blue: IC1 150A/div, yellow: IC2 150A/div, red: VCE 500V/div, 2.0 us/div)
Figure 4: Exemplary turn-on waveforms (green: VGE 10V/div, blue: IC1 300A/div, yellow: IC2 300A/div, red: VCE 500V/div, 2.0 us/div)
Figure 5: Exemplary reverse-recovery waveforms (blue: IC1 300A/div, yellow: IC2 300A/div, red: VCE 500V/div, 2.0 us/div)
Diode Reverse-Recovery Switching
Exemplary switching results of diode reverse recovery are shown in figure 5. Again, the current shares equally between two power modules if the power-module parameters are different, differences in the static current and in the peak reverse recovery current becomes visible.
Linear regression analysis shows that the static current sharing correlates solely on difference of diode forward voltage ΔVEC. Other power-module parameters are found to be insignificant. The following relationship for the current imbalance is found. Please refer to [3] for further details.
De-rating Calculation up to Six-Times Paralleling
Based on derating factors for currents and energies, that were derived in previous chapter, the required derating in case of parallel connection of more than two modules can be defined. For this, it will be assumed that one of the paralleled modules has a minimum characteristic (resulting in maximum switching energy or current) while all other modules have the maximum characteristics (leading to minimum switching energy or current). By using the following equation, the derating ratio for the collector current for more than two parallel connected modules can be calculated as an example.
Figure 6: Collector current derating ratio versus forward voltage difference
Figure 7: Switching waveforms for 6-times parallel connection (conditions: VCC = 1800V, IC = 2700A (450A per device), Tj = 150°C, VGE = +15V / -9V, RG(on) = 2.7Ω, RG(off) = 62Ω, CGE = 33nF)
The parameter n is the number of parallel connected modules. The parameter x is the identified imbalance ratio from the measurement of two parallel connected modules (for example (ΔIC/ICavg according to (1) and (2) or (ΔIE/IEavg according to (3)). As a result, the de-rating dependency on the grouping parameter can be defined as shown in figure 6. The figure already illustrates that confidence intervals, as determined by the regression analysis, become also very helpful regarding the derating ratio of multiple power modules.
The previous analysis shows that if small parameter variation is guaranteed, a small derating ratio and good current sharing is achievable. This is demonstrated by figure 7. It shows switching type test results of a 6-times parallel connection. The current homogenously shares among the six power modules which leads to good balance of losses and optimal utilization of available chip area.
Conclusion
This article explains a methodology to investigate the influence of power-module parameters on the switching characteristics of a parallel connection. For each switching type, IGBT turn-off, turn-on and diode reverse recovery, the influence of the different device parameters is investigated. Considering only the significant parameters, a model is provided to calculate differences in switching characteristics on arbitrary device parameters. It is shown how the results are transferred to parallel connection with more than two devices. Finally, homogeneous current sharing between six devices in a parallel connection is confirmed. The switching waveforms proof that with welldesigned converter layout and well-paired LV100 modules ideal current sharing is achieved.
References
[1] T. Wiik, „D1.2, New generation power semiconductor, Common specification for traction and market analysis, technology roadmap, and value cost prediction,“ Roll2Rail , H2020 - 636032, 2016.
[2] A. Nagel, J. Weigel, et. al., „Paralleling reference setup,“ Shift2Rail, Pinta, H2020 - 730668, 2019.
[3] Y. Ando, J. Sakai, K. Hatori, N. Soltau and E. Wiesner, “Influence of IGBT and Diode Parameters on the Current Sharing and Switching-Waveform Characteristics of Parallel-Connected Power Modules,” 2022 24th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE’22 ECCE Europe), 2022, pp. 1-11.
Leave a comment