你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

采用IGBT7的1700V Econo DUAL 3模塊性能解析

發(fā)布時間:2022-09-21 來源:英飛凌 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】半導(dǎo)體市場不斷推動IGBT技術(shù)實現(xiàn)更高功率密度、魯棒性和性能水平。對于新一代IGBT而言,始終需要能夠輕松融入設(shè)計并在不同應(yīng)用中表現(xiàn)良好的產(chǎn)品。IGBT應(yīng)能助力打造出擁有優(yōu)化系統(tǒng)成本的可擴展逆變器產(chǎn)品組合。本文通過仿真和應(yīng)用測試,對英飛凌全新TRENCHSTOP? 1700V IGBT7技術(shù)以及對應(yīng)的同類最佳900A和750A EconoDUAL? 3模塊的電氣性能和熱性能,與英飛凌IGBT4技術(shù)進行了比較。在1700V IGBT模塊特定應(yīng)用背景下,考慮到了芯片優(yōu)化。研究結(jié)果表明,采用新型1700V IGBT7/EC7技術(shù)的模塊在大量應(yīng)用中顯著提高了功率密度。


1 典型應(yīng)用條件的定義


1700V IGBT模塊適用于不同應(yīng)用。其中,最典型的要數(shù)電源電壓高達690V AC的變頻器(VFD)。在這個電壓級別下,直流母線電壓約為930V,接近900V(數(shù)據(jù)手冊中的動態(tài)表征[1,2])。同時,變頻器制造商允許在運行制動單元之前,直流電壓達到1070V-1100V[3,4]。而在必須滿足低總諧波失真(THD)、穩(wěn)定的電機運行或能量回饋電網(wǎng)等要求的應(yīng)用中,有必要使用有源前端(AFE)整流器。在運行這種整流器期間,直流母線電壓會上升到更高的水平,并且在保護系統(tǒng)被觸發(fā)之前,達到約1200V的最大水平[2,5]。在另一個1700V IGBT模塊被廣泛使用的應(yīng)用中(風(fēng)力渦輪機),也有提高直流母線電壓水平的趨勢。由于使用了額定電壓為1380VAC的永磁同步發(fā)電機(PMSG)[6],該值達到了2100V(在故障模式下,例如,電網(wǎng)故障時,可以達到更高值)。考慮到采用三電平拓撲結(jié)構(gòu)(ANPC或NPC1),一個模塊的直流電壓等于1050V。而在實際應(yīng)用中,1700V IGBT模塊的工作電壓可能高于其數(shù)據(jù)手冊中的推薦值。因此,關(guān)斷時,VCE過壓的最大幅度將增加;導(dǎo)通時,二極管的軟度將受到限制,整體功耗水平上升。因此,本文聚焦1150V直流母線電壓,旨在反映新模塊在實際應(yīng)用條件下的工作情況。


一篇論文很難覆蓋所有可行的應(yīng)用。因此,在下面的例子中,只討論了變頻器和AFE,以突出新技術(shù)實現(xiàn)的優(yōu)化。采用EconoDUAL? 3封裝的1700V IGBT模塊可以適用于逆變器不同的功率等級(從70kW到數(shù)MW(模塊并聯(lián)))。在該功率范圍內(nèi),開關(guān)頻率在1kHz-2.5kHz之間[3,4,5]。根據(jù)額定功率為160kW的中功率逆變器的典型參數(shù)及其負載,可以估算出其開關(guān)損耗與導(dǎo)通損耗之比(如圖1所示)。在本示例中,功率因數(shù)的變化說明了模塊的二極管(cos(φ)=-1,AFE的典型值)或IGBT(cos(φ)=0.85,變頻器的典型值)上承受負載功率。該計算是針對采用IGBT4技術(shù)的FF600R17ME4_B11進行的。


1.png

圖1:在以下條件下,F(xiàn)F600R17ME4_B11的功率損耗比:fsw=2.5kHz,Irms=175A,cos(φ)= 0.85/-1,m=1,fout=50Hz,VDC=1150V, 強制通風(fēng)冷卻


如圖1所示,在這兩種情況下,動態(tài)損耗在總功率損耗中占據(jù)主要比例。這決定了主要改進方向。靜態(tài)損耗所占比例仍然很大程度上取決于功率因數(shù)。例如,cos(φ)=0.85時,靜態(tài)損耗占IGBT總損耗的 34%,二極管僅占10%;cos(φ)=-1時,情況則相反,即IGBT占6%,二極管占40%。


降低開關(guān)損耗,對于優(yōu)化模塊的電氣性能而言至關(guān)重要。同時,也不能忽略IGBT和二極管的開關(guān)和靜態(tài)參數(shù)的適當(dāng)平衡,來實現(xiàn)比圖1傳導(dǎo)損耗更小的應(yīng)用(參見第7節(jié))。


在接下來的章節(jié),我們將仔細考慮使用這種方法來優(yōu)化芯片。


1 1700V TRENCHSTOP? IGBT7


2.1 IGBT7和EC7的技術(shù)說明


IGBT7技術(shù)于2018年首度推出,現(xiàn)已支持1200V電壓等級,適用于低功率[7]、中功率[8]和高功率模塊應(yīng)用[9]。為完善中功率1700V模塊組合,并提高相同模塊尺寸下的功率密度,TRENCHSTOP? IGBT7技術(shù)已開發(fā)問世。我們將在下一節(jié)探討其主要特性。


為了解決電流密度增加帶來的相關(guān)挑戰(zhàn),IGBT7基于微溝槽(MPT)結(jié)構(gòu)設(shè)計,在1200V上得到了首次應(yīng)用[7]。MPT結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。


2.png

圖2:微溝槽(MPT)單元,其中心是有源溝道,可選配相鄰無源溝槽/臺面(mesa)(如[7]所述)


將mesa寬度降至亞微米級別,可以增加載流子限制,從而實現(xiàn)出色的靜態(tài)損耗性能。此外,調(diào)整接觸方案,可以使開關(guān)行為、損耗和柵極電荷同時得到優(yōu)化。


新一代1700V英飛凌二極管EC7(發(fā)射極控制),融合了1200V EC7和1700V EC5的理念,旨在于更高的電流密度下,實現(xiàn)更優(yōu)的折衷,并維持在不同應(yīng)用條件下運行所需的魯棒性。


1700V IGBT7和EC7的靜態(tài)和動態(tài)性能將在接下來的兩節(jié)中介紹。


2.2 靜態(tài)行為損耗


圖3顯示了1700V IGBT7和IGBT4在其對應(yīng)的最高額定電流模塊FF900R17ME7_B11和FF600R17ME4_B11中的輸出特性。


3.png

圖3:在不同溫度下,Vge=15V時,IGBT4和IGBT7的輸出特性。頂部條形圖對比了在這兩個最高額定電流模塊中,電流水平(IC=600A)和溫度(Tj=150°C)相同時的Vce。


由于MPT載流子的限制,IGBT7顯著降低了靜態(tài)損耗。通過在其各自的模塊額定電流和不同Tvj,max(175°C/150°C)下進行比較,IGBT7的Vce,sat在2.05V-2.45V下降低了400mV。為了公平比較,我們在相同的集電極電流(600A)和相同的結(jié)溫(150°C)下進行了比較,其優(yōu)勢更加明顯(1.65V和2.45V)(請參考條形圖)——在相同的模塊尺寸和可比的芯片尺寸下,靜態(tài)損耗降低了33%。圖4對比了1700V EC7和EC4的正向特性(同樣采用最高額定電流模塊)。其一大區(qū)別在于Vf的溫度系數(shù)。EC4的靜態(tài)損耗隨溫度升高而增加,EC7在較高的應(yīng)用溫度下,Vf在負載下有所降低。


在600A和150°C下比較二者可發(fā)現(xiàn),EC7只是稍稍改善了Vf(約70mV)。如果在其各自的額定電流和最高額定結(jié)溫下進行比較,可發(fā)現(xiàn)新技術(shù)的Vf甚至更高。這種設(shè)計選擇的原因可以通過重新查看圖1來加以理解,圖1表明,IGBT的導(dǎo)通損耗顯著低于二極管的開關(guān)損耗。因此,在設(shè)計中,選擇更傾向于減少等離子體的折衷點,從而大幅改善二極管的關(guān)斷損耗。該措施還降低了IGBT的開通損耗,具體將在下一節(jié)中討論。


4.png

圖4:在不同溫度下,1700V EC4和EC7的二極管正向特性。頂部條形圖比較了在最高額定電流模塊中,電流水平(IC=600A)和溫度(Tj=150°C)相同時的Vf


3 開關(guān)行為


3.1 開關(guān)速度可控性和過電壓


如第1節(jié)所述,開關(guān)損耗是大多數(shù)1700V IGBT模塊應(yīng)用損耗的主要因素,因此是關(guān)鍵的參數(shù)優(yōu)化對象。在本節(jié)中,我們將在1150V的直流電壓下,如第1節(jié)所推論的那樣,比較這兩種技術(shù)的開關(guān)行為。


首先我們來關(guān)注IGBT的關(guān)斷,最快、最關(guān)鍵的工作點出現(xiàn)在低溫(此處為25°C)和高電流(此處為Inom,分別為900A/600A)下。圖5比較了在這些條件下,兩代IGBT的電壓斜率。我們在IGBT7和IGBT4上,觀察到了類似的dUce/dt可控性——自限開關(guān)速度略高于6kV/μs,而且通過Rg,off對電壓斜率有良好的可控性。


5.png

圖5:IGBT7/EC7和IGBT4/EC41700V芯片組的導(dǎo)通和關(guān)斷瞬態(tài)的開關(guān)速度比較。IGBT電壓斜率為dU/dt10-90/dU/dt90-10。測量條件:T=25°C、UDC=1150V,IC=Inom(關(guān)斷)//Inom(導(dǎo)通)的1/10。


突出顯示的數(shù)據(jù)點為圖7所述的開關(guān)事件的條件。


在IGBT關(guān)斷期間,較高的額定電流以及IGBT7的較高dI/dt,對過壓行為提出了更高的要求。圖6顯示了Uce,max與Rg的關(guān)系。


6.png

圖6:UDC=1150V,T=25°C,LS,setup=25nH時,IC= Inom,關(guān)斷期間的IGBT過壓


盡管IGBT7的額定電流高出50%,但它并未達到更高的Uce,max。在整個Rg范圍內(nèi),這兩種技術(shù)都保持在1625V以下,并且與1700V的額定電壓保持了很好的裕量。雖然Rg的依賴性略有不同,但總體而言,這兩種技術(shù)都顯示出了調(diào)整門極電阻的靈活性,能夠輕松滿足各種過壓、開關(guān)速度和雜散電感的要求。


現(xiàn)在,我們來關(guān)注IGBT導(dǎo)通,最快的dU/dt斜率出現(xiàn)在低IC電流下。圖5顯示了在室溫下,1/10 Inom(90 A/60A)時的dU/dtIGBT。我們同樣在IGBT7和IGBT4上,觀察到了非常相似的dU/dt可控性。IGBT7的Rg可控dU/dt域,在10kV/μs到2kV/μs之間。原則上來講,IGBT4顯示出了相似且可實現(xiàn)的開關(guān)速度。但實際上,由于在1150VDC下二極管的關(guān)斷振蕩,IGBT4技術(shù)無法實現(xiàn)高于約3.4kV/μs的開關(guān)速度。


通常而言,二極管的關(guān)斷行為可能會限制IGBT的最大開關(guān)速度,這是因為二極管電流跳變(snap-off)會觸發(fā)高過壓或振蕩。兩者都可能導(dǎo)致模塊受損,或引起嚴(yán)重的電磁干擾(EMI)問題,因此,必須加以避免。這個問題被稱作是續(xù)流二極管的軟關(guān)斷行為或軟度問題。二極管的軟度主要受器件溫度Tj、正向電流If、反向電壓Ur,以及關(guān)斷速度dI/dt的影響。二極管過壓由直流母線電壓和換流回路中的有效雜散電感引起。軟關(guān)斷可以通過提供拖尾電流來實現(xiàn),從而導(dǎo)致更高的恢復(fù)電荷,最終導(dǎo)致二極管產(chǎn)生更高的關(guān)斷損耗,同時,也導(dǎo)致IGBT產(chǎn)生更高的導(dǎo)通損耗。因此,二極管開發(fā)期間的挑戰(zhàn)是,在充足的軟度和最佳的關(guān)斷損耗之間找到最佳的平衡點。


圖7顯示了1150V時,EC4和EC7這兩種二極管技術(shù)在兩種不同的開關(guān)速度下的二極管關(guān)斷情況。在3-4kV/μs的關(guān)斷速度下,兩種技術(shù)都表現(xiàn)出類似的關(guān)斷性能,幾乎沒有過電壓峰值和低振蕩。在更快的8-10kV/μs關(guān)斷速度下,則可以觀察到明顯的差異。1700V EC4傾向于電流和電壓振蕩,而1700V EC7在關(guān)斷時,沒有振蕩或跳變。因此,IGBT7/EC7可以實現(xiàn)更快的二極管關(guān)斷和IGBT導(dǎo)通,進而降低Eon和Erec損耗,具體我們將在下一節(jié)探討。


7.png

圖7:在不同的開關(guān)速度dU/dtIGBT,on(上圖:3-4kV/μs,下圖:8-10kV/μs),25°C,1150V和0.1xInom下,1700V EC4和EC7的關(guān)斷開關(guān)曲線。圖5顯示了所描述的電壓斜率所需的Rgs


3.2 開關(guān)損耗


最后,VDC=1150V時,IGBT和二極管的開關(guān)損耗對比如圖8所示。為了公平比較,我們在Tj=150°C時,在其各自的額定電流下,測量了它們的開關(guān)損耗,歸一化為[μJ/A],然后,根據(jù)開關(guān)速度制圖。


圖8的上圖顯示在25°C和Inom時,IGBT關(guān)斷期間,歸一化的IGBT關(guān)斷損耗與dU/dt的關(guān)系。IGBT4和IGBT7在整個dU/dt范圍內(nèi),都表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)年P(guān)斷損耗,最低約為370μJ/A。對比靜態(tài)損耗得到顯著改善的IGBT7(參見第2節(jié)),IGBT7顯然實現(xiàn)了比IGBT4更顯著的折衷優(yōu)化。


圖8的下圖顯示了歸一化的Eon和Erec損耗與導(dǎo)通速度的關(guān)系。兩種技術(shù)在相同的開關(guān)速度dU/dt10-90下,產(chǎn)生了相似的IGBT導(dǎo)通損耗。但正如上節(jié)所述,由于在高直流母線電壓下,二極管會發(fā)生振蕩,因此,IGBT4/EC4技術(shù)無法實現(xiàn)高于3.4kV/μs的開關(guān)速度。相比之下,IGBT7能夠通過更快的開關(guān),大幅降低導(dǎo)通損耗——這是1700V EC7更高的軟度所實現(xiàn)的。因此,與沒有速度限制的IGBT4相比,總導(dǎo)通損耗可降低40%以上,在典型的7kV/μs dU/dt限制下,降低30%以上[10]。


8.png

圖8:Tj=150°C、IC=Inom與T=25°C、IC=Inom(關(guān)斷)或1/10Inom(導(dǎo)通)下的歸一化開關(guān)損耗。條形圖表示兩個模塊在可達到的最高dU/dt下的損耗


圖8的下圖對比了1150V和150°C時的二極管損耗Erec。EC7在整個開關(guān)速度范圍內(nèi),明顯降低了開關(guān)損耗。


在相同的dU/dt下進行比較時,盡管EC7與EC4顯示出了相似的Vf性能,但EC7的Erec比EC4低約50%(見2.2)。這明確顯示了EC7所實現(xiàn)的折衷收益。即使在不同的開關(guān)速度下,例如,在旨在降低Eon的軟度限制操作中,Erec仍然大幅降低。圖8下圖右下角的條形圖說明了這一點。因此,可以得出結(jié)論,EC7二極管帶來的更快開關(guān),可以在IGBT導(dǎo)通期間,顯著降低Eon和Erec損耗。


4 宇宙射線的魯棒性


在所有典型應(yīng)用中,逆變器和功率模塊都暴露于宇宙輻射中。這些高能粒子會導(dǎo)致設(shè)備受損。因此,在設(shè)計逆變器時,需要考慮輻照事故導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障的概率。這個故障率很大程度上取決于功率模塊運行時的直流母線電壓,以及安裝的海拔高度。在高海拔地區(qū),會承受更高的宇宙輻射通量[11]。


9.png

圖9:室溫下的宇宙射線失效率(歸一化為1200V時的F600R17ME4_B11失效率)


圖9比較了1700V IGBT7/EC7模塊與其上代模塊的宇宙設(shè)線失效率。其中,F(xiàn)F600R17ME7在1200V時的失效率被歸一化,并將圖按比例縮放到宇宙射線失效率的相關(guān)電壓范圍??梢园l(fā)現(xiàn),最新一代芯片實現(xiàn)了相當(dāng)大的改進:1200V時的失效率降至1/3,到1300V時減少了大約一個數(shù)量級。


5 模塊的封裝


1700V IGBT7 EconoDUAL? 3模塊的整個產(chǎn)品組合都采用了首次在FF900R12ME7_B11中推出的封裝。此外,新器件支持在Tvj高達175°C的過載狀態(tài)下運行,最長可持續(xù)60秒。此過載時間間隔必須在負載循環(huán)時間的20%以內(nèi)[8]。


這種封裝的另一個優(yōu)點是,增強了電源端子的載流能力。這有助于降低母線的溫度——在逆變器功率密度不斷提高的趨勢下,這一點特別重要。該模塊封裝的測試結(jié)果已經(jīng)在以前的論文中介紹過[8]。


6 應(yīng)用測試


為了比較FF600R17ME4_B11和FF900R17ME7_B11模塊在實際應(yīng)用條件下的性能,我們進行了逆變器測試。如第1節(jié)所述,在1700V IGBT模塊的大多數(shù)應(yīng)用中,直流母線電壓都超過了1000V。因此,我們決定使用填充了凝膠且搭載了熱電偶的模塊進行測試。我們將溫度傳感器粘在最熱的芯片中心位置。其他測試條件與第1節(jié)中給出的條件一致(見表1)。IGBT7模塊在兩種不同的導(dǎo)通速度下,進行了測試——可能的最快速度和7kV/μs限制速度[10]。正如第3節(jié)所述,F(xiàn)F600R17ME4_B11的最大速度約為3.4kV/μs,測試中所有器件的關(guān)斷斜率均低于7kV/μs。測試所使用的逆變器組件見圖10。


10.png

表1:應(yīng)用測試的參數(shù)


圖11顯示了,cos(φ)=0.85時,TIGBT與上述兩個模塊的Iout的關(guān)系。在這種操作模式下,IGBT芯片的損耗占比高。在TIGBT=150°C時,F(xiàn)F900R17ME7_B11的輸出電流增加75A(增加26%),并通過所選的Rgs將dU/dt限制在7kV/μs。在最大速度下,900A模塊的優(yōu)勢更為明顯——Iout高90A(+31%)。相對地,當(dāng)在TIGBT=175°C下運行時,F(xiàn)F900R17ME7_B11在最大開關(guān)速度下,提供多出120A(+41%)的輸出電流。


cos(φ)=-1時的操作如圖12所示。與之前的操作模式相比,其二極管的損耗占比高。當(dāng)限制在TDiode=150°C時,在7kV/μs和最大導(dǎo)通速度下,新模塊的輸出電流分別增加了50A(+17%)和55A(+19%)。開關(guān)速度的降低并沒有改變整體損耗和溫度性能,這一怪象可以通過函數(shù)Eon(dU/dt)的陡度大于函數(shù)Erec(dU/dt)的陡度來解釋。在這種情況下,通過調(diào)節(jié)至7kV/μs來降低二極管動態(tài)損耗所帶來的積極效果,可被Eon增加來抵消(見圖8)。在TDiode=175°C下運行,可以使900A模塊驅(qū)動的輸出電流比前代產(chǎn)品高87A(+30%)。


11.png

圖中文字:

Gate driver:門極驅(qū)動

DC-link capacitors:直流鏈路電容器

Fan:風(fēng)扇

Adapter board:適配器板

IGBT module:IGBT模塊

圖10:應(yīng)用測試中的測試設(shè)置


12.png

圖11:在cos(φ)=0.85的應(yīng)用測試中,TIGBT與輸出電流的關(guān)系(參數(shù)見表1)


13.png

圖中文字:

FF600R17ME4_B11 at max speed:

最大速度下的FF600R17ME4_B11

FF900R17ME7_B11 at 7 kV/μs:

7 kV/μs時的FF900R17ME7_B11

FF900R17ME7_B11 at max speed:

最大速度下的FF900R17ME7_B11

圖12:在cos(φ)=-1的應(yīng)用測試中,TDiode與輸出電流的關(guān)系。參數(shù)見表1


這些結(jié)果顯示了,上述章節(jié)所描述的芯片優(yōu)化方法的有效性;另外,結(jié)果還表明,與上一代IGBT模塊相比,全新的同類最佳1700V IGBT7模塊在各種工作模式下都具備的卓越性能。


7 帶有放強二極管的FF750R17ME7D_B11


7.1 模塊理念


在許多應(yīng)用中,二極管靜態(tài)損耗影響了整個模塊的性能,例如,靜止無功發(fā)生器和帶有雙饋感應(yīng)發(fā)電機或直接驅(qū)動式機器的風(fēng)力渦輪機中的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器。


全新TRENCHSTOP? 1700V IGBT技術(shù)提供了一種提高二極管性能的明智方法。得益于FF750R17ME7D_B11中新裸片的尺寸,該模塊可以容納更小的750A IGBT(與FF900R17ME7_B11相比),從而充分利用空間,并增加二極管的有效區(qū)域。這帶來了兩大優(yōu)勢:與FF900R17ME7_B11相比,VF降低了12%,RthJC,DIODE降低了16%。


圖13概括了本文討論的所有模塊的靜態(tài)損耗和動態(tài)損耗。開關(guān)損耗是在1150V的直流鏈路電壓和每個器件的最大可能換向速度下測得的。


14.png

圖13:FF900R17ME7_B11、FF750R17ME7D_B11和FF600R17ME4_B11的VF和VCE,sat(IC=600A和Tvj =150°C)和動態(tài)損耗(在Tvj=150°C,IC=600A時測量,單位為μJ/A)


我們將在下一節(jié)將詳細介紹優(yōu)化VF和RthJC,DIODE值對模塊性能的影響。


7.2 基于應(yīng)用的仿真


為了演示FF750R17ME7D_B11的性能,我們在具有雙饋感應(yīng)發(fā)電機的風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的典型應(yīng)用條件下,進行了仿真。然后與FF900R17ME7_B11的性能進行比較。比較結(jié)果見圖14。


FF750R17ME7D_B11在整個電流范圍內(nèi)的Tvj比FF900R17ME7_B11低10°C至15°C。在150°C下進行比較時,F(xiàn)F750R17ME7D_B11的輸出電流多出60A(+13%)。同時,二極管較低的RthJC導(dǎo)致FF750R17ME7D_B11的結(jié)溫波動ΔTvjDIODE減少。這使得功率循環(huán)引起的壓力減小[12]。


15.png

圖14:FF750R17ME7D_B11和FF900R17ME7_B11在以下條件下的最大二極管溫度Tvj與Iout和結(jié)溫波動ΔTvjDIODE的關(guān)系:fsw=1.5kHz、cos(φ)=-0.75、m = 0.44、fout=7Hz、VDC=1850V、三電平ANPC配置,帶液冷散熱器


在Tvj=150°C下,比較這兩個模塊(FF750R17ME7D_B11驅(qū)動的Iout高出13%),在圖14所述的條件下持續(xù)運行時,具有加強二極管的模塊能夠?qū)崿F(xiàn)大約1.5倍的功率循環(huán)周次。在Iout=470A下,比較這兩個模塊時,F(xiàn)F750R17ME7D_B11顯示出約4.6倍的功率循環(huán)周次。


上述計算結(jié)果僅給出了ΔTvjDIODE降低對風(fēng)力渦輪機的功率模塊壽命的影響。對于這個問題,需要使用一個詳細的方法,包括使用風(fēng)速曲線和雨流分析[13]。


8 總結(jié)


在開發(fā)新一代IGBT時,要想適用于不同應(yīng)用并非易事。為了實現(xiàn)最高的應(yīng)用通用性,新型1700V TRENCHSTOP? IGBT7模塊提供了更低的靜態(tài)和動態(tài)損耗。由于1700V EC7二極管改善了軟度,因此可以降低Eon(特別是在1150V的高直流電壓下)。新技術(shù)擴展了受控的dU/dt范圍,并有助于選擇正確的工作方案。此外,與前一代EC4相比,新一代EC7二極管的開關(guān)損耗更低,即便在更高的換向速度下工作也是一樣。另一個重要參數(shù),即宇宙線射線FIT率,在高直流母線電壓下工作時也得到了明顯的改善。


為了進一步提升新產(chǎn)品組合的靈活性,并應(yīng)對不同應(yīng)用及二極管芯片中普遍存在靜態(tài)損耗,我們推出了FF750R17ME7D_B11。應(yīng)用測試表明,與FF600R17ME4_B11相比,同類最佳的FF900R17ME7_B11可將逆變器的輸出電流提高41%(取決于功率因數(shù))。功率損耗仿真還表明,對于有著苛刻VF要求的應(yīng)用,F(xiàn)F750R17ME7D_B11可以比FF900R17ME7_B11多驅(qū)動13%的輸出電流,同時大幅延長了受限于功率循環(huán)的模塊壽命。


總之,全新TRENCHSTOP? 1700V IGBT7模塊可以提高逆變器的功率密度,并在大量應(yīng)用中,實現(xiàn)更高的性能水平。


參考文獻


[1] FF600R17ME4_B11, datasheet.

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-FF600R17ME4_B11-DataSheet-v03_00-EN.pdf?fileId=db3a304333b8a7ca0133c679a07b6151


[2] VACON? NX AC drives. Active frontend unit (AFE). User manual.

https://files.danfoss.com/download/Drives/Vacon-NX-Active-Front-End-Unit-(AFE)-User-Manual-DPD00906B-UK.pdf


[3] SINAMICS G150. Converter cabinet units 75 kW to 1500 kW. Operating Instructions.https://support.industry.siemens.com/cs/document/45606159/sinamics-g150-converter-cabinet-units-75-kw-to-1500-kw-operating-instructions-control-version-v4-3-sp2?dti=0&lc=en-GB


[4] VLT? AutomationDrive FC 302 Enclosed Drives 90–710 kW. Design guide.

https://files.danfoss.com/download/Drives/VLT-AutomationDrive-FC-302-Enclosed-Drives-MG80K102.pdf


[5] Regenerative Frequency Converter. CFW-11 RB.

User’s Manual.

https://static.weg.net/medias/downloadcenter/h65/h1e/WEG-10005022198-14064791-r00-CFW11RB-users-manual-en.pdf


[6] Wind turbine GWH 191-4.0/4.55/5.0/6.0/6.7MW https://www.goldwind.com/cn/assets/5e3586aab1cb156d48f94c26351949df.pdf


[7] C. R. Mueller, et al., New 1200 V IGBT and Diode Technology with Improved Controllability for Superior performance in drives application, PCIM Europe, Nuremberg, Germany, 2018.


[8] K. Vogel, et al., New, best-in-class 900-A 1200-V EconoDUAL? 3 with IGBT 7: highest power density and performance, PCIM Europe, Nuremberg, Germany, 2019.


[9] K. Yilmaz, et al., 1600 A 1200 V PrimePACK?2 with IGBT 7 for higher power density in drives application, PCIM Europe, Nuremberg, Germany, 2020.


[10] Induction motors fed by PWM.

https://static.weg.net/medias/downloadcenter/hcb/h20/WEG-induction-motors-fed-by-pwm-frequency-inverters-50029350-brochure-english-web.pdf


[11] J.F. Ziegler, et al., Terrestral cosmic ray intensities, IBM J. Res. Dev. 40 (1) (1996) 19–39.


[12] AN2019-05

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-AN2019-05_PC_and_TC_Diagrams-ApplicationNotes-v02_01-EN.pdf?fileId=5546d46269e1c019016a594443e4396b


[13] T. Methfessel, et al., Enhanced lifetime and power-cycling modelling for PrimePACK?

.XT power modules, PCIM Europe, Nuremberg, Germany, 2020


作者簡介


文:Aleksei Gurvich1, Philipp Ross1, Jan Baurichter1, Andreas Schmal1, Klaus Vogel1

1 德國英飛凌科技股份公司

通訊作者:Aleksei Gurvich, aleksei.gurvich@infineon.com



免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進行處理。


推薦閱讀:


這個技術(shù),改善你的電源系統(tǒng)設(shè)計!

延時校準(zhǔn)、脈沖測試一定要做的事兒!

電動汽車充電的三大設(shè)計注意事項

關(guān)斷柵極電壓欠沖對SiC MOSFET導(dǎo)通行為的影響

打破電動汽車“里程焦慮”,主驅(qū)能效如何升級?

特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉