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
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.
Leave a comment