Báo cáo kỹ sư điện w88.is

Tập 85, Số 6 (tháng 11 năm 2012)

Chất bán dẫn công suất đặc biệt đóng góp vào quản lý năng lượng

ý định lập kế hoạch

Để nhận ra một xã hội bền vững, có những kỳ vọng rất lớn về sự lan truyền của năng lượng tái tạo như sản xuất năng lượng mặt trời và gió, cũng như công nghệ điện tử năng lượng sử dụng hiệu quả năng lượng đó. Để đáp ứng kỳ vọng này, Fuji Electric đã phát triển các chất bán dẫn năng lượng có hiệu quả chuyển đổi năng lượng cao, tiếng ồn thấp và thân thiện với môi trường. Chất bán dẫn năng lượng được áp dụng cho nhiều lĩnh vực, bao gồm năng lượng, ô tô, máy móc công nghiệp, cơ sở hạ tầng xã hội và các thiết bị gia dụng. Tính năng đặc biệt này giới thiệu các công nghệ và sản phẩm mới nhất của chất bán dẫn điện, là các thiết bị chính trong công nghệ điện tử Power.

[Liên quan đến tính năng] Điện tử chi phí và điện tử tiêu cực

Kawamura Atsushi
Tiến sĩ Kỹ thuật, Giáo sư, Trường Đại học Kỹ thuật, Đại học Quốc gia Yokohama

[Tình hình hiện tại và w88.is vọng] Tình hình hiện tại và w88.is vọng của chất bán dẫn điện

Takahashi Yoshikazu, Fujihira Tatsuhiko, Takasen Toru

Điện Fuji vận hành các doanh nghiệp liên quan đến năng lượng bao gồm "tạo ra năng lượng" tạo ra năng lượng sạch thân thiện với môi trường, "tiết kiệm năng lượng" thực hiện sử dụng năng lượng hiệu quả và "quản lý năng lượng" kết nối năng lượng theo cách tối ưu, và cốt lõi của điều này là điện tử năng lượng. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về các chất bán dẫn năng lượng như IPM công suất nhỏ cho điều hòa biến tần, 1.700V RB-IgBTs cho các bộ chuyển đổi năng lượng đa cấp, các mô-đun IGBT làm mát trực tiếp ô tô, các mô-đun hiện tại như hiện tại tình hình và triển vọng.

1.700 V RB-IGBT cho bộ chuyển đổi công suất đa cấp

Ru Koufei, Ogino Masaaki, Nakazawa Haruo

Ứng dụng của các bộ chuyển đổi năng lượng với hiệu suất chuyển đổi cao là phổ biến rộng rãi. Trong các nguồn cung cấp năng lượng không gián đoạn và điều hòa năng lượng mặt trời, phương pháp chuyển đổi hai cấp thông thường đang hướng tới một phương pháp đa cấp hiệu quả hơn. Fuji Electric đã phát triển RB-IGBT 1.700 V, được sử dụng làm công tắc hai chiều trong các mạch chuyển đổi đa cấp, trước bất kỳ công ty nào khác. Một phương pháp lớp phân tách lai, kết hợp khuếch tán nhiệt và khắc Groove V, đã được áp dụng và được áp dụng cho 1.700 thiết bị V. Khi phần tử trung gian là RB-IGBT ở tần số chuyển mạch điển hình của các bộ biến tần điện áp cao (lên tới 500 Hz), giảm tổn thất dẫn dẫn dẫn đến giảm 18% mất điện.

Công nghệ mô-đun All-SIC

Rikoda Norihiro, Hinata Yuichiro, Horio Masashi

Các thiết bị bán dẫn năng lượng thế hệ tiếp theo như thiết bị SIC (Silicon Carbide) có các đặc điểm tuyệt vời như điện áp chịu được cao, tổn thất thấp và hoạt động tần số cao và nhiệt độ cao. Để tối đa hóa những nỗ lực này, chúng tôi đã phát triển một cấu trúc mô -đun năng lượng sáng tạo trong đó các thiết bị được kết nối với các chân đồng và được niêm phong bằng nhựa epoxy. Cấu trúc này cải thiện điện trở chu kỳ nhiệt độ và độ tin cậy cao của hoạt động ở 200 ° C đã được xác nhận bằng cách áp dụng vật liệu thiêu kết bạc. Hơn nữa, bằng cách tận dụng tối đa các tính năng của cấu trúc mới, thiết kế độ tự cảm thấp của các mô -đun là có thể. Mô-đun toàn bộ nguyên mẫu đã đạt được sự giảm đáng kể về kích thước và hiệu quả của các bộ điều hòa năng lượng năng lượng mặt trời.

Công nghệ gắn mô -đun IGBT đáng tin cậy cao

Momose Fumihiko, Nishimura Yoshitaka, Mochizuki Eiji

Khi việc sử dụng tăng năng lượng tái tạo, việc sử dụng các sản phẩm mô -đun IGBT đang trở nên đa dạng hơn và cần cải thiện hơn nữa về độ tin cậy. Để đảm bảo chất lượng sản phẩm và độ tin cậy, cần phải xác định các chế độ thất bại và suy giảm và thiết kế độ tin cậy dựa trên cơ chế phân tích. Để đạt được độ tin cậy cao, Fuji Electric thiết kế tuổi thọ mỏi nhiệt được mô phỏng từ máy thực tế, tuổi thọ cách điện thông qua mô phỏng điện trường và hoạt động cực kỳ gây đông được đảm bảo. Hơn nữa, để đạt được tuổi thọ dài hơn của sản phẩm, các mối hàn SN-SB và các khớp cuối siêu âm đã được phát triển như các công nghệ lắp. Hơn nữa, để đảm bảo tản nhiệt tốt ở trạng thái lắp, mỡ dẫn nhiệt đã được nghiên cứu.

Công nghệ mô phỏng tập thể cho thiết bị, mạch và phát triển nhiệt trong phát triển mô -đun IGBT

Yamada Shoji, Ikeda Harunobu, Nakamura Hideyo

Trong thiết kế mô-đun IGBT (Transitor lưỡng cực cổng cách điện), tầm quan trọng của phân tích tiền mô phỏng đang ngày càng trở nên quan trọng để đáp ứng các yêu cầu thu nhỏ, hiệu quả cao và giảm nhiễu. Fuji Electric đã xây dựng một mô phỏng hợp tác cho phép phân tích toàn bộ mô -đun bằng cách liên kết các mô phỏng thiết bị và nhiệt được thực hiện trước đây cho từng thành phần của mô -đun IGBT bằng cách sử dụng mô phỏng mạch. Điều này cho phép các mô phỏng chính xác cao với đặc tính nhiệt khoảng 10% đến khoảng 5% và đặc tính điện khoảng 40% đến khoảng 10%.

Mở rộng dòng IPM "V Series" - Loại phân tán nhiệt cao "Gói P630" -

Motohashi Kaku, Takahashi Hideaki, Taoka Masahiro

Ngoài "Gói P630" hiện có sử dụng chất nền cách điện alumina, chúng tôi đã phát triển một loại phân tán nhiệt cao "Gói P630" sử dụng nitride nhôm. Điện trở nhiệt giảm hơn 30% cho các gói hiện có và ΔT_J-C. Hơn nữa, bằng cách xem xét vật liệu hàn dưới chất nền cách điện, Δt_CĐiện trở chu kỳ năng lượng đã được cải thiện đáng kể. Các đặc tính cơ học và điện và hình dạng bên ngoài giống như các gói hiện có và có thể được sử dụng khác nhau tùy thuộc vào điều kiện tải và điều kiện thiết kế của hệ thống tản nhiệt.

3.3 KV Mở rộng loạt mô -đun IGBT

Fukuchi Teruhiro và Kaneko Satoshi

Thị trường năng lượng tái tạo đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây và sự cần thiết của các mô-đun IGBT công suất lớn (bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện) đã được mở rộng nhanh chóng. Để đáp ứng điều này, Fuji Electric đã nối tiếp các sản phẩm mới với mô -đun IGBT 3,3 kV với dòng điện được xếp hạng 25%. Đây là sản phẩm 3,3 kV/1,0 ka trong cùng một gói với sản phẩm 0,8 ka và sản phẩm 3,3 kV/1,5 ka trong cùng một gói với sản phẩm 1.2 ka. Bằng cách bố trí chip đối xứng, dung sai chuyển đổi cao được đảm bảo. Ngoài ra, chất nền ALN ​​được sử dụng cho chất nền cách điện để cải thiện khả năng tản nhiệt và cơ sở ALSIC được sử dụng cho vật liệu cơ bản để đảm bảo độ tin cậy cao.

Mở rộng loạt "V Series" IGBT Module - PIM nhỏ linh hoạt nhỏ

Komatsu Yasusuke, Kai Kenshi, Shiobara Mayumi

Fuji Electric đã thiết kế và phát triển các mô -đun IGBT để nhận ra tiết kiệm năng lượng trong thiết bị công nghiệp và đã cung cấp chúng cho xã hội. Phạm vi ứng dụng của nó khác nhau. Lần này, chúng tôi đã phát triển một PIM linh hoạt nhỏ (mô-đun tích hợp công suất) và đã được tuần tự hóa với mục đích tăng hiệu quả, thu nhỏ và giảm trọng lượng của các thiết bị có dung lượng nhỏ (tối đa 50 A). Các "V Series" thế hệ thứ 6 đã được áp dụng cho các yếu tố IGBT/FWD (diode bánh xe miễn phí) và gói không dựa trên đồng đã đạt được mức giảm 45% diện tích lắp và giảm 75% trọng lượng. Hình dạng của thiết bị đầu cuối PIN có thể được chọn từ các chân FIT và chân hàn tùy thuộc vào nhu cầu của khách hàng.

IPM công suất nhỏ cho điều hòa biến tần

Yamada Tadanori, Denda Toshio, Shirakawa Toru

Chúng tôi đã phát triển một IPM công suất nhỏ với hiệu suất tiết kiệm năng lượng được cải thiện hơn nữa cho các bộ điều hòa không khí biến tần tuân thủ các quy định tiết kiệm năng lượng (tuân thủ APF). Bằng cách kết hợp IGBT với cấu trúc cổng rãnh dừng trường với FWD tốc độ cao, tổn thất trong quá trình vận hành tải ánh sáng, rất quan trọng đối với các bộ điều hòa không khí, giảm khoảng 25%. Hơn nữa, bằng cách áp dụng chất nền cách điện có độ dẫn nhiệt cao, điện trở nhiệt bị giảm và cùng với tác dụng của việc giảm tổn thất, tăng nhiệt độ bị ức chế. Mạch điều khiển cũng có các chức năng bảo vệ tích hợp như bảo vệ quá dòng, cảm biến nhiệt độ và các chức năng bảo vệ điện áp thấp.

Công nghệ làm mát nước trực tiếp cho các mô -đun IGBT ô tô

Adachi Shinichiro, Kodaka Akihiro, Nagaba Fumio

Các nhà sản xuất ô tô đang tích cực phát triển xe hybrid và xe điện. Fuji Electric đang phát triển mô -đun IGBT (bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện) bằng cách sử dụng hệ thống làm mát nước trực tiếp để góp phần thu nhỏ các đơn vị biến tần cho ô tô. Ngoài ra, để hỗ trợ phát triển các đơn vị biến tần của khách hàng, công ty cũng đã nghiên cứu cấu trúc của áo khoác làm mát bằng nước của mô-đun IGBT trong xe để đạt được cả hiệu suất phân tán nhiệt cao và mất áp suất thấp, và cũng đã phát triển các công nghệ ứng dụng như thiết kế độ tin cậy dựa trên mô hình lái xe.

56420_56444

Tobizaka Hiroshi, Nakagawa Sho, Toyota Yoshiaki

Các sản phẩm bán dẫn được sử dụng trong các hệ thống điện ô tô ngày càng đòi hỏi về kích thước nhỏ hơn, độ tin cậy cao hơn và giá thấp hơn. Để đáp ứng điều này, chúng tôi đã phát triển IPS "F5100 Series" thế hệ thứ tư sử dụng MOSFET công suất phẳng để loại rãnh và sử dụng các mạch điều khiển và bảo vệ tốt hơn và công nghệ nối dây nhiều lớp. Dòng sản phẩm bao gồm các sản phẩm một kênh, các sản phẩm một kênh, gói một kích thước và các sản phẩm hai kênh, gói một kích thước. Bốn tính năng chính là: Nó cung cấp bảo vệ ngắn mạch tải thông qua các chức năng phát hiện quá dòng và quá nhiệt, hoạt động điện áp cung cấp năng lượng thấp, các thiết bị đầu cuối trạng thái tích hợp cho đầu ra trạng thái và tắt tốc độ cao trong quá trình tải tự cảm.

LLC Điều khiển cộng hưởng hiện tại "FA5760N"

Yamadaya Masayuki, Yamaji Masaharu, Yamamoto Takeshi

Các mạch cộng hưởng hiện tại của LLC có lợi cho việc tăng hiệu quả, nguồn cung cấp chuyển mạch mỏng và thấp hơn đang thu hút sự chú ý. Tuy nhiên, có một vấn đề là quy mô của mạch cung cấp năng lượng được tăng lên, chẳng hạn như nhu cầu về một bộ chuyển đổi riêng để đạt được hoạt động ổn định. Fuji Electric đã phát triển IC điều khiển cộng hưởng hiện tại LLC "FA5760N" có thể được cấu hình với mạch cộng hưởng hiện tại LLC được tạo thành từ một bộ chuyển đổi duy nhất và cũng làm giảm công suất dự phòng. Với trình điều khiển điện áp cao 630 V và phần tử khởi động điện áp 600 V như một chip, mạch bảo vệ và chế độ vận hành không liên tục để tránh sự xâm nhập của các mạch nửa cầu loại bỏ các nhược điểm của các mạch cộng hưởng hiện tại LLC thông thường và có thể được áp dụng trong một loạt các ứng dụng.

IC điều khiển PWM thế hệ thứ 6 "FA8A00 Series"

Yabuzaki Jun, Yamane Hiroki, Kobayashi Yoshinori

"Sê -ri FA8A00" là IC điều khiển năng lượng PWM (điều chế độ rộng xung) thế hệ thứ 6 thích nghi với công nghệ xử lý 0,35 μm mới được phát triển. Gói là pin SOP-8 và có mạch khởi động 500V được đảm bảo bên trong. Chức năng phóng điện X mới được phát triển giúp loại bỏ điện trở xả được yêu cầu trước đó và giảm khoảng 20 MW. Hơn nữa, bằng cách giảm mức tiêu thụ hiện tại của IC xuống 30% sản phẩm trước đó, công suất dự phòng dưới 30 MW đã đạt được trên toàn bộ nguồn năng lượng. Hơn nữa, bằng cách tối ưu hóa các đặc điểm giảm tần số, hiệu quả trung bình hơn 89% đạt được, có thể góp phần tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí các hệ thống cung cấp năng lượng.

chữ viết tắt/nhãn hiệu

Giới thiệu sản phẩm và công nghệ mới

trang
đi lên trên