trebuie să fii logat
-
întoarce-teX
-
Componente
-
-
Category
-
Semiconductori
- Diode
- Tiristoare
- Module izolate electric
- Punți redresoare
-
Tranzistori
- Tranzistoare | GeneSiC
- Module MOSFET SiC | Mitsubishi
- Module MOSFET SiC | STARPOWER
- Module ABB SiC MOSFET
- Module IGBT | MITSUBISHI
- Module tranzistor | MITSUBISHI
- Module MOSFET | MITSUBISHI
- Module tranzistor | ABB
- Module IGBT | POWEREX
- Module IGBT | INFINEON (EUPEC)
- Elemente semiconductoare - Carbură de siliciu (SiC)
- Accesați subcategoria
- Drivere
- Blocuri de alimentare
- Accesați subcategoria
-
Traductoare electrice
-
Traductoare de curent
- Traductoare de curent in spiră închisă (C/L)
- Traductoare de curent in spiră deschisă (O/L)
- Traductor de curent alimentat cu tensiune unipolară
- Traductoare de curent Eta
- Traductoare de curent de înaltă precizie seria LF xx10
- Traductoare de curent seria LH
- Traductoare de curent seria HOYS și HOYL
- Traductoare de curent SMD, seria GO-SME și GO-SMS
- traductoare de curent AUTOMOTIVE
- Accesați subcategoria
-
Traductoare de tensiune | LEM
- Traductoare de tensiune seria LV
- Traductoare de tensiune seria DVL
- Traductoare de tensiune precise, cu un miez magnetic dublu seria CV
- Traductor de tensiune pentru tracţiune DV 4200/SP4
- Traductoare de tensiune seria DVM
- Traductoare de tensiune seria DVC 1000-P
- Traductoare de tensiune - seria DVC 1000
- Accesați subcategoria
- Traductoare de curent de precizie | LEM
- Accesați subcategoria
-
Traductoare de curent
-
Componente pasive (condensatori, rezistențe, siguranțe, filtre)
- Rezistori
-
Siguranţe
- Siguranţe de dimensiuni mici pentru sistemele electronice - seria ABC şi AGC
- Siguranțe tubulare cu acționare rapidă
- Siguranțe cu timp de întarziere pentru caracteristicile GL/GG și AM
- Siguranţe ultrarapide
- Siguranțe cu acționare rapidă la standarde din Marea Britanie și America
- Siguranțe cu acționare rapidă la standarde europene
- Siguranțe de tracțiune
- Siguranțe de înaltă tensiune
- Accesați subcategoria
-
Condensatori
- Condensatoare pentru motoare
- Condensatori electrolitici
- Condensatori snubbers
- Condensatori de putere
- Condensatoare pentru circuite de curent continuu DC
- Condensatoare de putere reactivă
- Condensatoare de înaltă tensiune
- Condensatoare pentru încălzirea prin inducţie
- Condensatoare de impuls
- Condensatoare DC LINK
- Condensatoare pentru circuite AC/DC
- Accesați subcategoria
- Filtre EMI
- Supercapacitori
-
Protecție la supratensiune
- Protecție la supratensiune pentru aplicații coaxiale
- Protecție la supratensiune pentru sistemele de supraveghere video
- Protecție la supratensiune pentru cablurile de alimentare
- Limitatoare pentru LED-uri
- Limitatoare de supraveghere pentru panourile solare
- Protecția sistemului de cântărire
- Protecție la supratensiune pentru Fieldbus
- Accesați subcategoria
- Accesați subcategoria
-
Relee şi contactoare
- Teoria releelor și a contactoarelor
- Relee semiconductoare AC 3-faze
- Relee semiconductoare DC
- Controlere, sisteme de control si accesorii
- Soft start si relee reversibile
- Relee electromecanice
- Contactoare
- Întrerupătoare rotative
-
Relee semiconductoare AC monofazate
- Relee semiconductoare cu o singură fază, seria 1 D2425 | D2450
- Relee în stare solidă monofazate, seria CWA și CWD
- Relee în stare solidă monofazate, seria CMRA I CMRD
- Relee semiconductoare monofazate, seria PS
- Relee semiconductoare duble și quad, AC seria D24 D, TD24 Q, H12D48 D
- Relee monofazate serie gn
- Relee cu stare monofazată din seria Ckr
- Relee de curent alternativ monofazate pentru SERIA ERDA ȘI ERAA
- Relee monofazate 150A AC
- Relee duble semiconductoare integrate cu o radiator din șină DIN
- Accesați subcategoria
- Relee semiconductoare monofazate pentru PCB de curent alternativ
- Relee de interfaţă
- Accesați subcategoria
- Componente inductive
- Radiatoare, varistoare, protectie termica
- Ventilatoare
- Aer condiţionat, accesorii carcase industriale, Instalatii de racire
-
Baterii, încărcătoare, surse de alimentare tampon și invertoare
- Acumulatoare, încărcătoare - descriere teoretică
- Baterii cu ioni de litiu. Baterii standard. Sistem de gestionare a bateriei (BMS)
- Acumulatoare
- Încărcătoare de baterii și accesorii
- Surse de alimentare UPS și tampon
- Convertoare și accesorii pentru panouri fotovoltaice
- Stocare a energiei
- Celule de combustibil
- Baterii cu ioni de litiu
- Accesați subcategoria
-
Automatizări
- Futaba Drone Parts
- Limita de switch-uri, switch-uri micro
- Traductoare de senzori
- Pirometre
- Contoare, Relee, Indicatoare de panou
- Dispozitive de protecție industriale
- Semnalizări luminoase şi acustice
- Camera de imagistică termică
- Afișaj LED
- Echipamente de control
-
Dispozitive de înregistrare
- Înregistrator temparatură cu bandă şi indicatoare digitale de înregistrare - AL3000
- Microprocesoare, înregistrator cu ecran LCD seria KR2000
- Înregistrator KR5000
- Contorul cu funcţia de înregistrare de umiditate şi temperatură HN-CH
- Materiale consumabile pentru Înregistratoare
- Compact înregistrator grafic 71VR1
- Înregistrator KR 3000
- Înregistrator PC seria R1M
- Înregistrator PC seria R2M
- Înregistrator PC, 12 intrări izolate - RZMS
- Înregistrator PC, USB, 12 intrări izolate - RZUS
- Accesați subcategoria
- Accesați subcategoria
-
Cabluri, fire Litz, furtunuri din material plastic, conexiuni flexibile
- Fire
- Fire Litz
-
Cabluri pentru aplicaţii extreme
- Cabluri de extensie şi compensare
- Cabluri de Thermocouple
- Cabluri de conectare pentru senzori PT
- Conductor multiplu cu fire de la temp. -60C la +1400C
- Cabluri de medie tensiune
- Fire de aprindere
- Cabluri de încalzire
- Conductor singur pt. cabluri cu temp. -60C la +450C
- Cabluri pentru calea ferată
- Cabluri de încălzire Ex
- Accesați subcategoria
- Tuburi de protecție
-
Cabluri împletite
- Cabluri plate - împletite
- Cabluri - panglica rotund
- Cabluri - panglică-plat foarte flexibil
- Cabluri panglică-rotund foarte flexibil
- Împletituri de cupru cilindrice
- Împletituri de cupru cilindrice cu protecţie
- Conexiuni flexibile de împământare
- Împletituri cilindrice din oțel galvanizat inoxidabil
- Împletituri de cupru izolate PCV - temperatura până la 85 C
- Împletituri plate din aluminiu
- Set de joncţiune - tuburi și împletituri
- Accesați subcategoria
- Echipamente de tracțiune
- Terminale pentru cablu
- Bare flexibile izolate pentru autobuz
- Bare flexibile multistrat de autobuz
- Sisteme de cablare (PESZLE)
- Furtunuri
- Accesați subcategoria
- Vezi toate categoriile
-
Semiconductori
-
-
- Furnizori
-
Aplicații
- Automatizare HVAC
- Automatizare industriala
- Automatizare industriala
- Componente pentru atmosfere potențial explozive (EX)
- Dispozitive industriale de protecție
- Echipamente pentru dulapuri de distribuție, control și telecomunicații
- Energy bank
- Încălzire prin inducție
- Mașini de sudat și mașini de sudat
- Mașini pentru termoformarea materialelor plastice
- Mașini pentru uscarea și prelucrarea lemnului
- Mașini-unelte CNC
- Măsurarea și reglarea temperaturii
- Măsurarea și reglarea temperaturii
- Minerit, metalurgie și fondare
- Motoare și transformatoare
- Surse de alimentare (UPS) și sisteme de redresare
- Tipărire
- Tracțiune de tramvai și cale ferată
- Unități de curent alternativ și continuu (invertoare)
-
Instalare
-
-
Montaż urządzeń
- Instalarea dulapurilor
- Proiectarea și asamblarea dulapurilor
- Instalarea sistemelor de alimentare
- Componente
- Mașini construite la comandă
- Activitate de cercetare și dezvoltare în cercetare și dezvoltare
-
Testere industriale
- Testere semiconductoare de putere
- Testere aparate electrice
- Testare varistor și a suprasarcinilor
- Tester pentru testarea siguranțelor auto
- Tester Qrr pentru măsurarea încărcăturii tranzitorilor în tiristoare și diode de putere
- Tester cu rotor seria FD
- Testere de audit al dispozitivelor cu curent rezidual
- Tester de calibrare a releului
- Tester de viziune a tijelor cu piston cu arc de gaz
- Conector tiristor de înaltă tensiune
- Tester de rupere a ochiurilor de plasă
- Accesați subcategoria
- Vezi toate categoriile
-
-
-
Inductori
-
-
Modernizacja induktorów
- Repararea inductorilor de ocazie
- Modernizarea inductorilor
-
Producția de noi inductoare
- Întărirea arborilor cotiți
- Întărirea lamelor de ferăstrău
- Elemente de încălzire înainte de lipire
- Întărirea căilor de rulare ale rulmenților butucului roții auto
- Întărirea componentelor transmisiei de acționare
- Întărirea arborilor în trepte
- Încălzirea în articulații de contracție
- Întărirea scanării
- Lipire moale
- Încălzitoare de sârmă
- Accesați subcategoria
- Bază de cunoștințe
- Vezi toate categoriile
-
-
-
Dispozitive de inducție
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Generatoare pentru încălzirea prin inducție
-
Generatoare de încălzire cu inducție Ambrell
- Generatoare: putere 500 W, frecvență 150-400 kHz
- Generatoare: putere 1,2 - 2,4 kW, frecvență 150 - 400 kHz
- Generatoare: putere 4,2 - 10 kW, frecvență 150 - 400 kHz
- Generatoare: putere 10 - 15 kW, frecvență 50 - 150 kHz
- Generatoare: putere 30-45 kW, frecvență 50-150 kHz
- Generatoare: putere 65-135 kW, frecvență 50-150 kHz
- Generatoare: putere 180-270 kW, frecvență 50-150 kHz
- Generatoare: putere 20-35-50 kW, frecvență 15-45 kHz
- Generatoare: putere 75-150 kW, frecvență 15-45 kHz
- Generatoare: putere 200-500 kW, frecvență 15-45 kHz
- Generatoare: putere 20-50 kW, frecvență 5-15 kHz
- Accesați subcategoria
- Generatoare de încălzire cu inducție Denki Kogyo
-
Generatoare de încălzire cu inducție JKZ
- Mașina de încălzire cu inducție cu frecvență înaltă a seriei CX
- Mașină de încălzire cu inducție cu frecvență supersonică Seria SWS
- Mașină de încălzire prin inducție cu frecvență medie seria MFS
- Cuptor de topire cu inducție de frecvență medie
- Generatoare din seria UHT, frecvență: 200-400kHz, putere: 10-160kW
- Accesați subcategoria
- Generatoare de lămpi pentru încălzirea prin inducție
- Generatoare de încălzire cu inducție Himmelwerk
- Accesați subcategoria
-
Generatoare de încălzire cu inducție Ambrell
- Reparații și modernizări
- Periferice
-
Aplicații
- Aplicații medicale
- Aplicații pentru industria auto
- Lipire moale
- Brazare
- Brazare Aluminiu
- Sudura cu scule magnetice din oțel inoxidabil
- Sigilare știfturi
- Brazare într-o atmosferă de protecție
- Lipirea capacelor radiatoarelor din alamă și oțel
- Lipirea carburilor sinterizate
- Lipirea vârfului de cupru și a firului
- Accesați subcategoria
- Bază de cunoștințe
- Vezi toate categoriile
-
Generatoare pentru încălzirea prin inducție
-
-
-
Serviciu
-
-
asd
- Service de răcitoare de apă industriale și aparate de aer condiționat
- Reparatii si modernizari masini
-
Repararea dispozitivelor electronice industriale
- Serviciu de invertoare, servomotori și regulatoare de curent continuu
- Serviciu de invertoare fotovoltaice
- Serviciu de redresoare galvanizate FLEXKRAFT
- Oferta de reparare a echipamentelor
- Lista dispozitivelor reparate
- Repararea mașinilor pentru folii de bancnote
- Reglementări pentru repararea dispozitivelor
- Accesați subcategoria
- Surse de alimentare de înaltă tensiune pentru precipitatorii electrostatici
- Imprimante industriale și etichete
- Certificate / Permisiuni
- Vezi toate categoriile
-
-
- 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
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.
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.
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.
Figure 3: Switching losses of the Full SiC module compared to Sibased modules
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.
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].
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.
Leave a comment