Ви повинні увійти в систему
-
WróćX
-
компоненти
-
-
Category
-
Напівпровідники
- Діоди
- Тиристори
-
Електро-ізольовані модулі
- Електроізольовані модулі | ВІШАЙ (ІЧ)
- Електроізольовані модулі | INFINEON (EUPEC)
- Електроізольовані модулі | Семікрон
- Електроізольовані модулі | POWEREX
- Електроізольовані модулі | IXYS
- Електроізольовані модулі | ПОСЕЙКО
- Електроізольовані модулі | ABB
- Електроізольовані модулі | ТЕХСЕМ
- Przejdź do podkategorii
- Випрямні мости
-
Транзистори
- Транзистори | GeneSiC
- Модулі SiC MOSFET | Mitsubishi
- Модулі SiC MOSFET | STARPOWER
- Модулі ABB SiC MOSFET
- Модулі IGBT | MITSUBISHI
- Транзисторні модулі | MITSUBISHI
- Модулі MOSFET | MITSUBISHI
- Транзисторні модулі | ABB
- Модулі IGBT | POWEREX
- Модулі IGBT | INFINEON (EUPEC)
- Напівпровідникові елементи з карбіду кремнію (SiC)
- Przejdź do podkategorii
- Драйвери
- Блоки потужності
- Przejdź do podkategorii
-
Електричні перетворювачі
-
Перетворювачі струму / датчики струму ф. LEM
- Перетворювачі струму із зворотним зв'язком (C/L) ф. LEM
- Перетворювачі струму із зворотним зв'язком (O/L) ф. LEM
- Перетворювачі струму з уніполярним живленням ф.LEM
- Перетворювачі по технології Eta ф. LEM
- Високоточні перетворювачі струму серії LF xx10
- Перетворювачі струму серії LH
- HOYS і HOYL - призначені для кріплення безпосередньо на провідниковій рейці
- Перетворювачі струму в технології SMD серій GO-SME та GO-SMS
- АВТОМОБІЛЬНІ перетворювачі струму
- Przejdź do podkategorii
-
Перетворювачі напруги | ЛЕМ
- Перетворювачі напруги серії LV
- Перетворювачі напруги серії DVL
- Прецизійні перетворювачі струму з подвійним магнітним осердям серії CV
- Тяговий перетворювач напруги DV 4200/SP4
- Перетворювачі напруги серії DVM
- Перетворювач напруги - DVC 1000-P
- Перетворювачі напруги - серія DVC 1000
- Przejdź do podkategorii
- Точні перетворювачі струму | LEM
- Przejdź do podkategorii
-
Перетворювачі струму / датчики струму ф. LEM
-
Пасивні компоненти (конденсатори, резистори, запобіжники, фільтри)
- Резистори
-
Запобіжники
- Мініатюрні запобіжники для електронних плат серії ABC і AGC
- Швидкі трубчасті запобіжники
- Повільні запобіжники з характеристиками GL / GG і AM
- Ультрашвидкі плавкі запобіжники
- Швидкі запобіжники: британський та американський стандарт
- Швидкі запобіжники. Європейський стандарт
- Тягові запобіжники
- Високовольтні запобіжні
- Przejdź do podkategorii
-
Конденсатори
- Конденсатори для електродвигунів
- Електролітичні конденсатори
- Снабберні конденсатори
- Конденсатори потужності
- Конденсатори для DC ланцюгів
- Конденсатори для компенсації пасивної потужності
- Високовольтні конденсатори
- Конденсатори великої потужності для індукційного нагріву
- Конденсатори для зберігання імпульсів та енергії
- Конденсатори DC LINK
- Конденсатори для ланцюгів змінного / постійного струму
- Przejdź do podkategorii
- EMI фільтри
- Іоністори (супер-конденсатори)
-
Захист від стрибків напруги
- Захист від перенапруги для коаксіального застосування
- Захист від перенапруг для систем відеоспостереження
- Захист від перенапруги для силових кабелів
- Розрядники перенапруги для світлодіодів
- Розрядники перенапруги для фотоелектрики
- Захист системи зважування
- Захист від перенапруги для Fieldbus
- Przejdź do podkategorii
- Przejdź do podkategorii
-
Реле та контактори
- Реле та контактори - теорія
- Напівпровідникові реле AC 3-фазні
- Напівпровідникові реле DC
- Контролери, системи управління та аксесуари
- Системи плавного пуску і реверсивні контактори
- Електромеханічні реле
- Контактори
- Оборотні перемикачі
-
Напівпровідникові реле AC 1-фазні
- РЕЛЕ AC 1-ФАЗНЫЕ СЕРИИ 1 D2425 | D2450
- Однофазное реле AC серии CWA и CWD
- Однофазное реле AC серии CMRA и CMRD
- Однофазное реле AC серии PS
- Реле AC двойное и четверное серии D24 D, TD24 Q, H12D48 D
- Однофазні твердотільні реле серії gn
- Однофазні напівпровідникові реле змінного струму, серія ckr
- Однофазні реле змінного струму ERDA та ERAA для DIN-рейки
- Однофазні реле змінного струму для струму 150А
- Подвійні твердотільні реле, інтегровані з радіатором для DIN-рейки
- Przejdź do podkategorii
- Напівпровідникові реле AC 1-фазні для друкованих плат
- Інтерфейсні реле
- Przejdź do podkategorii
- Індукційні компоненти
- Радіатори, варистори, термічний захист
- Вентилятори
- Кондиціонери, обладнання для шаф електричних, охолоджувачі
-
Батареї, зарядні пристрої, буферні блоки живлення та інвертори
- Батареї, зарядні пристрої - теоретичний опис
- Літій-іонні батареї. Спеціальні батареї. Система управління акумулятором (BMS)
- Батареї
- Зарядні пристрої та аксесуари
- Резервне джерело живлення ДБЖ та буферні джерела живлення
- Перетворювачі та аксесуари для фотоелектрики
- Зберігання енергії
- Паливні елементи
- Літій-іонні акумулятори
- Przejdź do podkategorii
-
Автоматика
- Futaba Drone Parts
- Кінцеві вимикачі, Мікровимикачі
- Датчики Перетворювачі
- Пірометри
- Лічильники, Реле часу, Панельні вимірювальні прилади
- Промислові захисні пристрої
- Світлові і звукові сигнальні установки
- Термокамери, Тепловізори
- LED-екрани
- Керуюча апаратура
-
Реєстратори
- Реєстратори температури з записом на стрічку і з цифровим індикатором - AL3000
- Мікропроцесорні реєстратори з екраном LCD серія KR2000
- Реєстратор KR5000
- Вимірювач з функцією реєстрації вологості і температури HN-CH
- Експлуатаційні матеріали для реєстраторів
- Компактний графічний реєстратор 71VR1
- Реєстратор KR 3000
- Реєстратор PC серії R1M
- Реєстратор PC серії R2M
- Реєстратор PC, USB, 12 ізольованих входів – RZMS
- Реєстратор PC, USB, 12 ізольованих входів – RZUS
- Przejdź do podkategorii
- Przejdź do podkategorii
-
Провід, літцендрат, гофровані рукави, гнучкі з'єднання
- Дроти
- Багатожильні дроти Lica
-
Кабелі і дроти для спеціальних застосувань
- Подовжувальні та компенсаційні дроти
- Дроти для термопар
- Приєднувальні дроти для датчиків PT
- Багатожильні дроти темп. -60C до +1400C
- Дроти середньої напруги
- Дроти запалювання
- Нагрівальні дроти
- Одножильні дроти темп. -60C до +450C
- Залізничні дроти
- Нагрівальні дроти для вибухонебезпечних зон
- Przejdź do podkategorii
- Оболонки
-
Плетені кабелі
- Плоскі плетені кабелі
- Круглі плетені кабелі
- Дуже гнучкі плетені кабелі - плоскі
- Дуже гнучкі плетені кабелі - круглі
- Мідні циліндричні плетені кабелі
- Мідні циліндричні плетені кабелі і кожуха
- Гнучкі заземлювальні стрічки
- Циліндричні плетені дроти з лудженої і нержавіючої сталі
- Мідні ізольовані плетені дроти PCV - температура до 85 градусів C
- Плоскі алюмінієві плетені дроти
- З'єднувальний набір - плетені дроти і трубки
- Przejdź do podkategorii
- Аксесуари для тяги
- Кабельні наконечники
- Ізольовані еластичні шини
- Багатошарові гнучкі шини
- Системи прокладки кабелю (PESZLE)
- Шланги
- Przejdź do podkategorii
- Zobacz wszystkie kategorie
-
Напівпровідники
-
-
- Постачальники
-
додатки
- Energy bank
- ІНДУКЦІЙНИЙ НАГРІВ
- Автоматизація HVAC
- Верстати з ЧПУ
- ВИМІРЮВАННЯ ТА РЕГУЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ
- Вимірювання та регулювання температури
- ГІРНИЧОДОБУВНА ПРОМИСЛОВІСТЬ, СТАЛЕЛИВАРНІ КОМБІНАТИ, ГЗК
- ДВИГУНИ І ТРАНСФОРМАТОРИ
- ЕНЕРГЕТИКА
- ЗВАРЮВАЛЬНІ АПАРАТИ
- КОМПЛЕКТУЮЧІ ДЛЯ РОЗПОДІЛЬНИХ, ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ ШАФ І ШАФ УПРАВЛІННЯ
- МАШИНИ ДЛЯ ДЕРЕВООБРОБКИ ТА СУШІННЯ ДЕРЕВИНИ
- ПОЛІГРАФІЯ
- ПРИВІД ПОСТІЙНОГО І ЗМІННОГО СТРУМУ
- ПРИЛАДИ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ВИБУХОНЕБЕЗПЕЧНИХ ЗОН (EX)
- ПРИСТРОЇ БЕЗПЕРЕБІЙНОГО ЖИВЛЕННЯ (UPS) І ВИПРЯМЛЯЧІ
- ПРОМИСЛОВІ ЗАСОБИ ЗАХИСТУ
- ПРОМИСЛОВА АВТОМАТИКА
- ТЕРМОФОРМОВОЧНІ МАШИНИ
- ТЯГОВИЙ ПРИВІД
-
монтаж
-
-
Montaż urządzeń
- Встановлення шаф
- Проектування та складання шаф
- Монтаж систем електропостачання
- Компоненти
-
Машини, створені на замовлення
- Автомобільна промисловість
- Фармацевтична промисловість
- Целюлозно-паперова промисловість
- Харчова промисловість і виробництво напоїв
- Гірничо-добувна промисловість
- Хімічна та нафтохімічна промисловість
- Ливарне виробництво
- Промисловість деревини та виробів з неї
- Промислова очистка води
- Przejdź do podkategorii
- НДДКР
-
Промислові тестери
- Силові напівпровідникові тестери
- Тестери електричних апаратів
- Тестери варисторів та розрядників перенапруг
- Автомобільний тестер запобіжників
- Тестер Qrr для вимірювання перехідного заряду в тиристорах та силових діодах
- Випробувач ротора автоматичних вимикачів серії FD
- Тестер перевірки пристроїв залишкового струму
- Тестер калібрування реле
- Випробувач візуальних випробувань поршневих штоків газових пружин
- Силовий тиристорний вимикач
- Тестер розбиття сітки
- Przejdź do podkategorii
- Zobacz wszystkie kategorie
-
-
-
Індуктори
-
-
Modernizacja induktorów
- Ремонт використаних дроселів
- Модернізація дроселів
-
Виробництво нових індукторів
- Загартовування колінчастих валів
- Загартовування зубів стрічкової пилки
- Нагрівання елементів перед прилипанням
- Загартовування колійних доріжок підшипників маточини коліс
- Загартовування компонентів трансмісії приводу
- Загартовування ступінчастих валів
- Нагрівання в стисних швах
- Скануюче затвердіння
- М'яка пайка
- Нагрівачі заготовок
- Przejdź do podkategorii
- База знань
- Zobacz wszystkie kategorie
-
-
-
Індукційні прилади
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Індукційні генератори опалення
-
Індукційні генератори опалення Ambrell
- Генератори: Потужність 500 Вт, частота 150-400 кГц
- Генератори: Потужність 1,2 - 2,4 кВт, частота 150 - 400 кГц
- Генератори: Потужність 4,2 - 10 кВт, частота 150 - 400 кГц
- Генератори: Потужність 10 - 15 кВт, частота 50 - 150 кГц
- Генератори: Потужність 30-45 кВт, частота 50-150 кГц
- Генератори: Потужність 65-135 кВт, частота 50-150 кГц
- Генератори: Потужність 180-270 кВт, частота 50-150 кГц
- Генератори: Потужність 20-35-50 кВт, частота 15-45 кГц
- Генератори: Потужність 75-150 кВт, частота 15-45 кГц
- Генератори: Потужність 200-500 кВт, частота 15-45 кГц
- Генератори: Потужність 20-50 кВт, частота 5-15 кГц
- Przejdź do podkategorii
- Індукційні генератори опалення Denki Kogyo
-
Індукційні генератори нагріву JKZ
- Генератори серії CX, частота: 50-120 кГц, потужність: 5-25 кВт
- Генератори SWS, частота: 15-30 кГц, потужність: 25-260 кВт
- Генератори (печі) для формування та ковки серії MFS, частота: 0,5-10 кГц, потужність: 80-500 кВт
- Плавильні печі MFS, частота: 0,5-10кГц, потужність: 70-200кВт
- Генератори UHT-серії, частота: 200-400 кГц, потужність: 10-160 кВт
- Przejdź do podkategorii
- Генератори ламп для індукційного нагріву
- Індукційні генератори опалення Himmelwerk
- Przejdź do podkategorii
-
Індукційні генератори опалення Ambrell
- Ремонт та модернізація
- Периферія
-
Програми
- Медичні програми
- Застосування для автомобільної промисловості
- М'яка пайка
- Паяння
- Паяння алюмінію
- Пайка магнітних інструментів з нержавіючої сталі
- Точна пайка
- Паяння в захисній атмосфері
- Пайка латунних та сталевих пробок радіатора
- Паяння спечених карбідів
- Пайка мідного наконечника і дроту
- Przejdź do podkategorii
- База знань
- Zobacz wszystkie kategorie
-
Індукційні генератори опалення
-
-
-
Сервіс
-
-
asd
- Сервісне обслуговування промислових охолоджувачів води та кондиціонерів
- Ремонт і модернізація машин
-
Ремонт и обслуживание силовой электроники, электроники и устройств промышленной автоматики
- Сервісне обслуговування інверторів, сервоприводів та регуляторів постійного струму
- Сервісне обслуговування фотоелектричних інверторів
- Сервіс гальванічних випрямлячів FLEXKRAFT
- Пропозиція ремонту обладнання
- Список відремонтованих пристроїв
- Ремонт машин для виготовлення банкнотних фольг
- Правила ремонту приладів
- Przejdź do podkategorii
- Високовольтні джерела живлення для електрофільтрів
- Промислові принтери і етикетировочні машини
- Certyfikaty / uprawnienia
- Zobacz wszystkie kategorie
-
-
- Контакт
- Zobacz wszystkie kategorie
Parallel Operation: Influence of Power Module Parameters
Parallel Operation: Influence of Power Module Parameters
The challenge of IGBT module paralleling is to understand the necessary de-rating of power converters under consideration of different module parameters. This understanding is important for proper module parallel operation inside the thermal and safe operation limits. This article describes the methodology of how to analyze the influence of module parameters on current sharing and switching energy imbalance for parallel operation of power modules.
By N. Soltau, E. Wiesner, Mitsubishi Electric Europe B.V., Ratingen, Germany Y. Ando, J. Sakai, K. Hatori, Mitsubishi Electric Corporation, Fukuoka, Japan
Introduction
The current imbalance during module operation can be caused both by the characteristics of the paralleled power modules, such as the different forward voltage and by the design of the power converter itself. The interface of power modules, such as power connection on DC and AC side, the design of gate driver, and the gate driver connection to the power modules, have an influence on static and dynamic current imbalance of modules connected in parallel. An overview of the various factors that influence the performance of the power modules connected in parallel is shown in figure 1.
In the chapters below, the focus is on the analysis of the IGBT and diode characteristics with regard to current imbalance in parallelconnected power modules. For the following analysis, uniform cooling conditions are considered.
Figure 1: Factors affecting the performance of power modules connected in parallel
Evaluation Setup and Test Sample
Each rolling stock manufacturer has its own unique converter design, so it would be difficult for semiconductor manufacturers to make representative power module analysis without standardized test setup. This difficulty was discussed in Horizon 2020 Project “Shift2Rail” [2]. The project members agreed to define a standardized interface between semiconductor supplier and power converter manufacturer to discuss de-rating for power modules. The reference setup is shown in figure 2. One of the goals for reference setup is to reduce the influence of external components on the current imbalance of parallel connected power modules as much as possible.
Figure 2: Reference test setup for paralleling evaluation
On the DC side, each power module has an individual DClink capacitor; the AC power connection is made via a wide busbar with a central load connection under the modules. Only one central gate driver is used in combination with a low-inductive interface board to control the paralleled modules.
The reference test setup was chosen for investigation of module parallel connection in the following chapters. CM450DA-66X module in the LV100 package is a representative X-Series power module that was selected as device under test for performing the evaluation and analysis. The X-Series line-up with silicon chipset and aluminum base plate is shown in table 1. These power modules feature the latest X-Series 7th Gen. cutting edge chip set with CSTBT™(III) trench IGBT and RFC diode. Both IGBT and diode chips have a positive temperature coefficient for forward voltage over a wide current range. This feature is beneficial for thermal balancing between the parallel connected modules during operation if the temperature is not evenly distributed across the heatsink. The NTC temperature sensor, which is integrated into the module, allows the monitoring of case temperature for each individual parallel connected module.
Table 1: LV/HV100 X-Series line-up
In addition, the dual-power modules of the X-series use a new innovative aluminum base plate with integrated AlN ceramic insulation, the so-called MCB (Metal Casting direct Bonding) baseplate. The new baseplate structure has a significantly smaller junction to case thermal resistance compared to conventional structure, which allows output-power increase or reduction of the operating junction temperature. In addition, Mitsubishi Electric’s X-Series power modules offer features for demanding railway application such as high CTI value of housing material, partial discharge measurement, high quality control and traceability.
Correlation of Power-Module Parameters and Parallel-Switching Waveforms
To investigate the impact of different IGBT power module parameters on the current sharing, parallel connections of ten different pairs of power modules have been measured. Afterwards, linear regression analysis is performed to correlate characteristics of switching waveforms and power-module parameters. Please find more information in [3].
The devices under test are 3.3 kV / 450 A (CM450DA-66X) power modules in the LV100 package. These devices show a natural distribution in their electrical parameters. Hence, collector-emitter saturation voltage ranges from 2.61 V to 2.81 V, gate-emitter threshold voltage ranges from 6.56 V to 7.70 V, and diode forward voltage ranges from 2.20 V to 2.45 V. The ten pairs have been analyzed in terms of their switching characteristics during turn-on, turn-off and reverse recovery.
Turn-Off Switching Analysis
Figure 3 shows two exemplary turn-off measurement results. When IGBT device parameters are similar, nice current sharing can be achieved. On the contrary, in case of different power module parameters, the load current unequally shares between power modules.
With linear regression analysis of the ten pairs, the correlation between IGBT power module parameters and switching characteristics is determined. It is found that the difference in steady state current ΔIC correlates with the difference in collector-emitter voltage only. Other power module parameters are found to be insignificant (determination coefficient < 95%). Linear regression analysis leads the following relationship for the current imbalance. Please refer to [3] for further details.
Turn-On Switching Analysis
Figure 4 shows turn-on switching waveforms with two power modules connected in parallel. If power module parameters are similar, the current will share equally between both power modules. However, when power modules are different, unequal current sharing between power modules is to be expected.
It is found that current sharing correlates with gate-emitter threshold voltage difference ΔVGE(th) and difference in forward voltage of the complementary free-wheel diodes ΔVEC. Linear regression analysis leads the following relationship for the current imbalance. Please refer to [3] for further details.
Figure 3: Exemplary turn-off waveforms (green: VGE 10V/div, blue: IC1 150A/div, yellow: IC2 150A/div, red: VCE 500V/div, 2.0 us/div)
Figure 4: Exemplary turn-on waveforms (green: VGE 10V/div, blue: IC1 300A/div, yellow: IC2 300A/div, red: VCE 500V/div, 2.0 us/div)
Figure 5: Exemplary reverse-recovery waveforms (blue: IC1 300A/div, yellow: IC2 300A/div, red: VCE 500V/div, 2.0 us/div)
Diode Reverse-Recovery Switching
Exemplary switching results of diode reverse recovery are shown in figure 5. Again, the current shares equally between two power modules if the power-module parameters are different, differences in the static current and in the peak reverse recovery current becomes visible.
Linear regression analysis shows that the static current sharing correlates solely on difference of diode forward voltage ΔVEC. Other power-module parameters are found to be insignificant. The following relationship for the current imbalance is found. Please refer to [3] for further details.
De-rating Calculation up to Six-Times Paralleling
Based on derating factors for currents and energies, that were derived in previous chapter, the required derating in case of parallel connection of more than two modules can be defined. For this, it will be assumed that one of the paralleled modules has a minimum characteristic (resulting in maximum switching energy or current) while all other modules have the maximum characteristics (leading to minimum switching energy or current). By using the following equation, the derating ratio for the collector current for more than two parallel connected modules can be calculated as an example.
Figure 6: Collector current derating ratio versus forward voltage difference
Figure 7: Switching waveforms for 6-times parallel connection (conditions: VCC = 1800V, IC = 2700A (450A per device), Tj = 150°C, VGE = +15V / -9V, RG(on) = 2.7Ω, RG(off) = 62Ω, CGE = 33nF)
The parameter n is the number of parallel connected modules. The parameter x is the identified imbalance ratio from the measurement of two parallel connected modules (for example (ΔIC/ICavg according to (1) and (2) or (ΔIE/IEavg according to (3)). As a result, the de-rating dependency on the grouping parameter can be defined as shown in figure 6. The figure already illustrates that confidence intervals, as determined by the regression analysis, become also very helpful regarding the derating ratio of multiple power modules.
The previous analysis shows that if small parameter variation is guaranteed, a small derating ratio and good current sharing is achievable. This is demonstrated by figure 7. It shows switching type test results of a 6-times parallel connection. The current homogenously shares among the six power modules which leads to good balance of losses and optimal utilization of available chip area.
Conclusion
This article explains a methodology to investigate the influence of power-module parameters on the switching characteristics of a parallel connection. For each switching type, IGBT turn-off, turn-on and diode reverse recovery, the influence of the different device parameters is investigated. Considering only the significant parameters, a model is provided to calculate differences in switching characteristics on arbitrary device parameters. It is shown how the results are transferred to parallel connection with more than two devices. Finally, homogeneous current sharing between six devices in a parallel connection is confirmed. The switching waveforms proof that with welldesigned converter layout and well-paired LV100 modules ideal current sharing is achieved.
References
[1] T. Wiik, „D1.2, New generation power semiconductor, Common specification for traction and market analysis, technology roadmap, and value cost prediction,“ Roll2Rail , H2020 - 636032, 2016.
[2] A. Nagel, J. Weigel, et. al., „Paralleling reference setup,“ Shift2Rail, Pinta, H2020 - 730668, 2019.
[3] Y. Ando, J. Sakai, K. Hatori, N. Soltau and E. Wiesner, “Influence of IGBT and Diode Parameters on the Current Sharing and Switching-Waveform Characteristics of Parallel-Connected Power Modules,” 2022 24th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE’22 ECCE Europe), 2022, pp. 1-11.
Leave a comment