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
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