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
The Next Generation of High Power IGBT Module
The Next Generation of High Power IGBT Modules
LV100 dla przekształtników wiatrowych, falowników fotowoltaicznych i napędów silników
High power applications in the fields such as renewable energy and industrial drives require reliable and scalable power modules with high power density and low stray inductances. In order to fulfill these requirements, the concept of the well-known and successful HVIGBT LV100 package has been transferred and adapted to the needs of renewable and industrial applications.
By Thomas Radke and Narender Lakshmanan, Mitsubishi Electric Europe B.V
LV100 Concept
Applications like wind energy converters, central photovoltaic inverters and industrial drives require power modules with the highest power density, high reliability, and scalable power ranges with a standardized outline in the voltage classes of 1200V and 1700V. To fulfill such requirements, the LV100 power module is based on same outline and internal layout concept as the well-known HVIGBT LV100 module. This concept is convincing because it is based on a standardized package outline while also capable of delivering the highest power density, scalability by easy paralleling, low stray inductance, capability to operate with fast switching devices like SiC MOSFETs and having excellent current sharing balance. In combination with the latest 7th generation IGBT and Diode efficient chips and the thermal cycle failure free SLC-package-technology, the LV100 module provide the best overall performance. In the 1700V, a current rating of 1200A has been realized which represents an outstanding current density considering the compact package footprint of only 144x100mm2.
Figure 1: New LV100 Power Module for industrial application
LV100 Internal Layout
In high power IGBT modules, multiple chips are connected in a parallel configuration because IGBT chips sizes are limited and usually the rating maximum current is in a range of ~200A for IGBT chips with blocking voltages of 1200V or 1700V. Therefore, for the realization of an IGBT module with a current rating of 1200A or more, paralleling of at least six or more IGBT chips is required. While designing the layout, the current balancing between the chips connected in parallel has to be considered. Equally shared chip currents are required for achieving homogeneous loss and heat distribution. A non-homogeneous current distribution causes a certain chip to carry the highest current and this chip will experience the highest temperature which ultimately limits the performance and life-time of the total system. The parasitic impedances of the connection to the individual chips significantly influence the current sharing between the chips operated in parallel. In case the parasitic inductances are not equally designed for all chips, a dynamic current imbalance during IGBT switching will occur. The module terminal arrangements and the chip positions are the major influencing factors for the parasitic impedances. To realize an equal impedance, the distances from the power terminals to all the chips have to be ideally the same. This can be achieved by optimizing the terminal and chip arrangement so that it is perpendicular to
Figure 2: LV100 product line-up plan
the current flow as shown in figure 3 [6]. In the ideal module concept, the commutation (indicated by the blue and red arrows) is only in Y-direction whereas the terminals and chips are orientated perpendicular in x-direction.
By this approach, equal parasitic impedances are achievable. This ideal concept was considered in the development of the LV100 layout and a homogenous current sharing, as shown in the simulation result in figure 4 was realized. The conventional modules available today in the field of high power industrial drives or converters for renewable energy usually have a terminal arrangement which is parallel to the chip arrangement and current flow. As a result of this conventional design, equal parasitic impedances was not be realizable and the resulting imbalance in the current sharing was an accepted feature of the conventional modules. For events such as load short circuits, due to the absence of the inductive coupling in the laminated busbars, the impact of the unequal stray inductances between different chips becomes significant for such conventional modules.
In case of fast switching semiconductor devices with high di/dt, the differences in parasitic stray inductances between the chips will influence the current sharing enormously. Therefore, if an inverter designer considers changing to SiC devices in future, the LV100 package is the right choice since the layout concept is ready for SiC [8]. As result, a potential future change from Si-IGBT to SiC-MOSFET [9] devices is feasible with less changes and redesign efforts.
Figure 3: Comparison of power module layout concepts
Figure 4: Simulation result of current sharing at turn-on event in LV100 package concept.
Thermal cycle failure free package
IGBT modules in high power industrial drive applications experience thermal cycling [1] in case of fluctuating (or non-continuous) loads. Wind power converters are usually liquid-cooled with the cooler having a thermal time constant of a couple of seconds. As a result, the IGBT case temperature will respond rapidly to a temperature swing by changing of load conditions. That means on days with fluctuating wind conditions the IGBT module baseplate will experience many thermal cycles. Also photovoltaic inverters experience at minimum one huge thermal cycle per day. Considering an inverter life-time of 25 years, the IGBT module have to be capable to resist several thousand thermal cycles. The thermal cycle capability of conventional industrial IGBT modules with conventional package structure (with several pieces of ceramicling substrates solder to copper baseplates), is limited. Hence thermal cycles have to be considered as lifetime limiting parameter during the converter design. To eliminate thermal cycling as lifetime limiting parameter, the SLC-Technology [2] [3] has been selected for the LV100 development for industrial application. As shown in figure 5, the conventional power module package structure is replaced by an IMB (Insulated Metal Baseplate) in combination with a direct potting resin. The thermal expansion coefficient of the insulator and the potting resin are matched with each other [4] (considering the thermal expansion of copper base- and pattern-layer. Due to this matching thermal expansion and the elimination of system solder layer, a thermal cycling failure free package structure has been realized [5].
Figure 5: SLC-Technology and thermal cycle test result
7th gen 1700V IGBT chip-set
The 7th gen IGBT and diode chips possess an optimized structure and are thinner than its predecessors. Additionally, the devices have been designed by selecting an appropriate trade-off between the DC performance and the switching performance [5]. The inverter losses under typical application conditions for high power converters has been performed by Mitsubishi Electric Melcosim [7] simulation software. In figure 6 the result and comparison of 1200A/1700V LV100 vs a conventional 1400A/1700V module from company A. It is noticeable that for a switching frequency of 500Hz the total losses are comparable. However due to the appropriately selected trade-off in combination with the optimized chip structure, the diodes and the IGBTs indicate switching losses are significantly reduced. The result is that for switching frequencies higher than 500Hz, the LV100 has significantly higher efficiency. For example, at a switching frequency
Figure 6: Power loss comparison of 7th gen. IGBT chip in LV100 1200A/1700V module vs. Company A 1400A/1700V conventional module.
of 5kHz the loss reduction is 39%. This loss reduction contributes to reduce the cost of total inverter by reducing efforts for cooling and enabling to achieve higher power density of the system.
Conclusion
A new high power IGBT module (LV100 for industrial) is under development, which has been optimized for the requirements of high power applications in the field of renewable energy converters, and industrial drives. The outline of the module housing is same as HVIGBT LV100 and in line with the new market defacto standard. The SLC-packagetechnology is thermal cycling failure free and improves the reliability of the system. The 7th gen IGBT chip technology provides a significant reduction of switching losses and is beneficial considering a switching frequency from 500Hz onwards. The internal layout has a minimized stray inductance and ensures a homogenous current sharing between the chips. Therefore, it is feasible to use this layout with fast switching semiconductor.
References
[1] “Power Module Reliabilty” Mitsubishi Electric Application note www.mitsubishielectric.com/semiconductors/products/pdf/ reliability/0512_e.pdf
[2] T. Takahashi, et al: “A 1700V-IGBT module and IPM with new insulated metal baseplate (IMB) featuring enhanced isolation properties and thermal conductivity”, PCIM Europe 2016
[3] S. Asada, et al: “Resin Encapsulation Combined with Insulated Metal Baseplate for Improving Power Module Reliability”, PCIM Europe 2016,
[4] J. Yamada, et al: ”Pumping out failure free package structure”, PCIM Europe 2016,
[5] Thomas Radke et. al., “More Power and Higher Reliability by 7th Gen. IGBT Module with New SLC-Technology”, Bodo’s Power Systems June 2015
[5] M. Miyazawa, et al: “Mitsubishi 7th generation 1700 V IGBT Modules: Loss Reduction and Excellent System Performance”, Bodo’s Power Systems March 2018
[6] Georg Borghoff, “Implementation of low inductive strip line concept for symmetric switching in a new high power module”, PCIM Europe 2013, p. 185
[7] Melcosim simulation software for Mitsubishi Electric power modules http://www.mitsubishielectric.com/semiconductors/simulator/ index.html
[8] N. Soltau, et al: “3.3 kV Full SiC MOSFETs - Towards High-Performance Traction Inverters,” Bodo’s Power Systems, pp. 22-24, Jan. 2018
[9] N. Soltau, et al: “Switching Performance of 750A/3300V Dual SiCModules”, Bodo’s Power Systems, pp. 26-28, Feb. 2019
Leave a comment