Морате бити пријављени да
-
moreX
-
Компоненте
-
-
Category
-
Полупроводници
- диоде
- Тиристори
-
Електро изоловани модули
- Електро изоловани модули | ВИСХАИ (ИР)
- Електро изоловани модули | ИНФИНЕОН (ЕУПЕЦ)
- Електро изоловани модули | Семикрон
- Електро изоловани модули | ПОВЕРЕКС
- Електро изоловани модули | ИКСИС
- Електро изоловани модули | ПОСЕИЦО
- Електро изоловани модули | АББ
- Електро изоловани модули | ТЕЦХСЕМ
- Go to the subcategory
- Мостовни исправљачи
-
Транзистори
- Транзистори | GeneSiC
- SiC MOSFET модули | Mitsubishi
- SiC MOSFET модули | STARPOWER
- АББ СиЦ МОСФЕТ модули
- IGBT модули | MITSUBISHI
- Транзисторски модули | MITSUBISHI
- MOSFET модули | MITSUBISHI
- Транзисторски модули | ABB
- ИГБТ модули | POWEREX
- ИГБТ модули | ИНФИНЕОН (ЕУПЕЦ)
- Silicijum-karbidni poluprovodnički elementi
- Go to the subcategory
- Гате Дриверс
- Блокови напајања
- Go to the subcategory
-
Električni pretvarači
-
Тренутни претварачи | ЛЕМ
- Претварач струје са затвореном повратном кругом (Ц / Л)
- Претварач струје са отвореном повратном кругом (О / Л)
- Претварач струје напајан униполарним напоном
- Претварачи у Ета технологији
- Претварачи струје високе тачности серије ЛФ кк10
- Претварачи струје ЛХ серије
- ХОИС и ХОИЛ - намењени за уградњу директно на проводничку шину
- Тренутни претварачи у СМД технологији из серија ГО-СМЕ и ГО-СМС
- АУТОМОТИВНИ претварачи струје
- Go to the subcategory
- Pretvarači napona
- Прецизни претварачи струје | LEM
- Go to the subcategory
-
Тренутни претварачи | ЛЕМ
-
Пасивне компоненте (кондензатори, отпорници, осигурачи, филтери)
- Otpornici
-
Osigurači
- Minijaturni osigurači za elektronske sisteme serije ABC i AGC
- Cilindrični brzi osigurači
- Osigurači sa odloženim delovanjem GL/GG i AM karakteristika
- Ultra-brzi osigurači
- Brzi osigurači sa britanskim i američkim standardom
- Brzi osigurači sa evropskim standardom
- Vučni osigurači
- Visokonaponski osigurači
- Go to the subcategory
-
Kondenzatori
- Motorni kondenzatori
- Elektrolitski kondenzatori
- Kondenzatori - snubberi
- Energetski kondenzatori
- Kondenzatori za DC kola
- kondenzatori za kompenzaciju snage
- Visokonaponski kondenzatori
- Kondenzatori za indukciono grejanje
- Impulsni kondenzatori
- ДЦ ЛИНК кондензатори
- Кондензатори за АЦ/ДЦ кола
- Go to the subcategory
- EMI filtri
- Superkondenzatori
- Заштита од пренапона
- Go to the subcategory
-
Releji i kontaktori
- Теорија релеја и склопника
- Trofazni poluprovodnički releji
- Трофазни полупроводнички релеји наизменичне струје
- Регулатори, команде и додаци
- Sistemi za meki sart i reverziblni kontaktori
- Elektromehanički releji
- Kontaktori
- Rotacioni prekidači
-
Једнофазни полупроводнички релеји наизменичне струје
- Једнофазни релеји наизменичне струје, 1 серија | Д2425 | Д2450
- Jednofazni poluvodički izmjenični releji CWA i CWD serije
- Jednofazni poluvodički izmjenični releji CMRA i CMRD serije
- Jednofazni poluvodički izmjenični releji - serija PS
- Двоструки и четвороструки полупроводнички релеји наизменичне струје, серије Д24 Д, ТД24 К, Х12Д48 Д.
- Jednofazni poluvodički releji - gn serije
- Jednofazni kružni releji Ckr serije
- Jednofazni AC poluvodički releji za DIN sabirnice - ERDA I ERAA serija
- 150A AC jednofazni releji
- Čvrsti releji s ugrađenim hladnjakom na šini - ENDA, ERDA1 / ERAA1 series
- Go to the subcategory
- Monofazni poluprovodnički releji za štampane ploče
- Интерфејс релеји
- Go to the subcategory
- Indukcione komponenete
- Radijatori, Varistori, Termička zaštita
- Ventilatori
- Klimatizacija, Pribor za industrijska kućišta, Kuleri
-
Батерије, пуњачи, бафер напајања и претварачи
- Батерије, пуњачи - теоријски опис
- Litijum-jonske baterije. Nestandardne baterije. Sistem za upravljanje baterijom (BMS)
- Baterije
- Punjači i dodaci za baterije
- UPS i puferski izvori napajanja
- Pretvarači i dodaci- fotonaponski
- Складиште енергије
- Гориве ћелије
- Литијум-јонске батерије
- Go to the subcategory
-
Automatika
- Futaba Drone Parts
- Крајњи прекидачи, микро прекидачи
- Сензори, претварачи
- Пирометрија
- Бројачи, тајмери, панел мерачи
- Индустријски заштитни уређаји
- Светлосна и звучна сигнализација
- Термовизијска камера
- ЛЕД дисплеји
- Тастери и прекидачи
-
Снимачи
- Снимач АЛ3000
- КР2000 снимач
- Снимач КР5000
- ХН-ЦХ мерач са функцијом регистрације влажности и температуре
- Потрошни материјал за снимаче
- 71ВР1 снимач
- Снимач КР 3000
- ПЦ снимачи серије Р1М
- ПЦ снимачи серије Р2М
- ПЦ снимач, 12 изолованих улаза - РЗМС-У9
- ПЦ снимач, УСБ, 12 изолованих улаза - РЗУС
- Go to the subcategory
- Go to the subcategory
-
Kablovi, Licnaste žice, Kablovski kanali, Fleksibilne veze
- жице
- лицнастим жице
- Каблови за специјалне намене
- схиртс
-
плетенице
- браидс флат
- плетенице коло
- Врло флексибилан плетеница - стан
- Врло флексибилан плетеница - коло
- Бакар плетена цилиндрични
- Бакра плетеница штит и цилиндрични
- Флексибилни уземљење траке
- Плетенице ЦИЛИНДРИЦАЛ поцинковани и нерђајућег челика
- ПВЦ изолацијом бакарне плетенице - Температура 85 ° Ц
- Стан плетени алуминијум
- Цоннецтион Кит - плетенице и цеви
- Go to the subcategory
- Прибор за вучу
- папучица
- Флексибилни исолатед сабирнице
- Вишеслојна флексибилан шина
- системи за управљање кабл
- Водове, цеви
- Go to the subcategory
- View all categories
-
Полупроводници
-
-
- Suppliers
-
Applications
- Automatika industrijska
- CNC alatni strojevi
- DC i izmjenični pogoni (pretvarači)
- Energy bank
- Indukciono grejanje
- Industrijski zaštitni uređaji
- Istraživanje i laboratorijska merenja
- Mašine za sušenje i obradu drveta
- Mašine za termoformiranje
- Merenje i regulacija temperature
- Motori i transformatori
- Oprema i dijelovi za opasna područja (EX)
- Oprema za centrale, kontrolne ormare i telekomunikacije
- Poligrafija
- Rudarstvo, metalurgija i livnica
- Tramvajska i železnička vuča
- UPS i ispravljački sistemi
- Апарати за заваривање и апарати за заваривање
- Индустријска аутоматизација
- ХВАЦ аутоматизација
-
Инсталација
-
-
Montaż urządzeń
- Instalacija kabineta
- Дизајн и монтажа ормара
- Инсталација електроенергетских система
- Саставни део
- Машине направљене по наруџбини
- Р&Д истраживачко-развојни рад
-
Industrijski testeri
- Ispitivači poluprovodnika snage
- Ispitivači električnih uređaja
- Ispitivači odvodnika i prenaponskih odvodnika
- Tester za ispitivanje automobilskih osigurača
- Qrr tester za mjerenje prolaznog naboja u tiristorima i snaga diodama
- Ispitivač sklopa serije FD
- Ispitajte ispitivanje uređaja za rezidualnu struju
- Ispitivač kalibracije releja
- Ispitivač vizija klipnih šipki za plinske opruge
- Priključak za tiristor visokog napona
- Тестер за ломљење мреже
- Go to the subcategory
- View all categories
-
-
-
Индуктори
-
-
Modernizacja induktorów
- Поправка коришћених пригушница
- Модернизација пригушница
-
Производња нових пригушница
- Каљење радилица
- Стврдњавање зуба трачне тестере
- Загревање елемената пре лепљења
- Учвршћивање тркаћих стаза лежајева главчине точкова аутомобила
- Стврдњавање компонената погонског мењача
- Каљење степенастих вратила
- Грејање у контракционим зглобовима
- Стврдњавање скенирањем
- Меко лемљење
- Грејачи гредица
- Go to the subcategory
- База знања
- View all categories
-
-
-
Индукциони уређаји
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Генератори за индукционо грејање
-
Ambrell индукциони генератори грејања
- Генератори: cнага од 500 В, фреквенција 150-400 кХз
- Генератори: Снага 1,2 - 2,4 кВ, фреквенција 150 - 400 кХз
- Генератори: cнага 4,2 - 10 кВ, фреквенција 150 - 400 кХз
- Генератори: cнага 10 - 15 кВ, фреквенција 50 - 150 кХз
- Генератори: cнага 30-45 кВ, фреквенција 50-150 кХз
- Генератори: cнага 65-135 кВ, фреквенција 50-150 кХз
- Генератори: cнага 180-270 кВ, фреквенција 50-150 кХз
- Генератори: cнага 20-35-50 кВ, фреквенција 15-45 кХз
- Генератори: cнага 75-150 кВ, фреквенција 15-45 кХз
- Генератори: cнага 200-500 кВ, фреквенција 15-45 кХз
- Генератори: cнага 20-50 кВ, фреквенција 5-15 кХз
- Go to the subcategory
- Denki Kogyo индукциони генератори грејања
-
ЈКZ индукциони генератори грејања
- Генератори серије ЦКС, фреквенција: 50-120кХз, снага: 5-25кВ
- Генератори СВС серије, фреквенција: 15-30кХз, снага: 25-260кВ
- Генератори (пећи) за обликовање и ковање МФС серије, фреквенција: 0,5-10кХз, снага: 80-500кВ
- МФС пећи за топљење, фреквенција: 0,5-10кХз, снага: 70-200кВ
- Генератори UHT серије, фреквенција: 200-400кХз, снага: 10-160кВ
- Go to the subcategory
- Генератори лампи за индукционо грејање
- Индукциони генератори грејања Himmelwerk
- Go to the subcategory
-
Ambrell индукциони генератори грејања
- Поправке и модернизација
- Периферне јединице
-
Апликације
- Медицинске примене
- Primjene za automobilsku industriju
- Меко лемљење
- Лемљење
- Лемљење алуминијума
- Lepljenje magnetskog alata od nehrđajućeg čelika
- Прецизно лемљење
- Тврдо лемљење у заштитној атмосфери
- Лемљење месинганих и челичних чепова хладњака
- Лемљење синтерованих карбида
- Lemljenje bakarnog vrha i žice
- Go to the subcategory
- База знања
- View all categories
-
Генератори за индукционо грејање
-
-
-
Услуга
-
-
asd
- Сервис индустријских хладњака за воду и клима уређаја
- Поправке и модернизација машина
- Popravci uređaja za energetsku elektroniku, elektronike i industrijske automatizacije
- Високонапонски извори напајања за електрофилтере
- Industrijski štampači i uređaji za etiketiranje
- Potvrde / dozvole
- View all categories
-
-
- 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