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
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