【应用】新型并联拓扑结构的功率模块开关,专门为太阳能逆变器应用而设计
为了追求更高的效率,创新拓扑通常被考虑用于开发新的功率转换产品。由于先进的功率模块技术与提高效率的要求相结合,所以利用率更高。以下是具有并联MOS-FET——IGBT开关的功率模块拓扑结构,专门用于新的高效太阳能应用。
具有IGBT的并联开关MOS-FET
该组件在效率上提出了两方面改进:
1. 通过将开关的静态损耗转移给IGBT以及将开关的动态损耗转移给MOS-FET,可以在高负载范围内提高效率。
2. 通过将静态和开关损耗都转移给MOS-FET,可以在轻负载范围内提高效率。
图1 MOS-FET与IGBT并联
MOS-FET导通速度快,关断有延迟,因此开关损耗分配给MOS-FET。MOS-FET还将以低功率传输电流,从而消除IGBT的一个PN结压降,而在最大负载条件下IGBT将承担大部分开关损耗。 在低负载时,IGBT完全不导通,因此在整个功率范围内消除了尾电流损耗。通过这种拓扑结构可以提高总体负载效率和最大负载效率。
栅极控制
在接通时,由于MOS-FET可以更快,并且接管整个组件的开关损耗,MOS-FET的栅极与IGBT栅极直接并联。但是在关断时,必须延迟MOS-FET避免IGBT的关断损耗。对于这个时机掌握,有不同的可能性:
1. 通过两个驱动器分离栅极信号:
对两个栅极的独立访问可以提供最大的灵活性,并且可以实现最佳效果。延迟到MOS-FET的关断驱动信号采用了开关的最大优点。
2. 通过单个驱动器分离栅极信号:
下面的简单电路可以实现最佳性能。
图2 分离栅驱动器
3. 单栅极连接
对于功率模块,优点是可以提供与标准开关兼容的引脚解决方案。这种情况下缺点在于存在额外的栅极引脚。这种方法由以下栅极控制拓扑支持。
图3 单栅极连接驱动器
MOSFET的栅极电阻包含在功率模块中。与单独的栅极电路相比,动态性能相差极小。
4 直接连接:
可以直接连接栅极。使用标准栅极驱动器电路可以仅减少开关损耗,这将显著降低总动态损耗。但也可能产生3级栅极信号并使用具有更高阈值电压的IGBT。IGBT将在第2级电压时关断,而MOS-FET将在0V栅极电压关断之前接管电流,这种方法有一个缺陷是阈值电压有相对的高容差。
新拓扑的想法
并联的想法可用于所有基于IGBT的拓扑结构,在这种拓扑结构中开关损耗非常高,并且每个MOS-FET拓扑结构都具有显着的静态损耗。对于太阳能应用,要特别关注下面的拓扑结构:
图4:增压器+混合逆变桥
对于额定功率> 7kW且直流电压高于600V的应用,NPC拓扑结构将发挥重要的作用。 一个案例是下面的拓扑结构,它可以作为一个集成功率模块被采用。
图5:集成在10-FZ06NPA070FP-P969F功率模块中的NPC拓扑
由于MOS-FET的二极管的固有特性被禁用,利用1200V二极管将传输无功电流。当MOS-FET的寄生电容在关断时充电,与高压FRED连接的抑制二极管会保护IGBT免受反向电流的影响。在下文中,将VINCOTECH模块10-F007NIA030SM-P965F39-45mΩ CoolMOSTM(实线)与10-FZ06NPA070FP-P969F进行比较,该P969-F使用99mΩ CoolMOSTM与PTIGBT(虚线)并联。f=16kHz,PN=10kW。
图6 效率比较:混合NPC(实线)VS混合、并联NPC(虚线)
通过更高电压开关的使用,下面3级逆变器拓扑结构可以进一步提高效率:
图7 高电压NPC
在较高的功率情况下,这种电路效率可达99%。由于中性点箝位的存在,使用MOSFET几乎可以达到制动器的下行电压。由于MOSFET的体二极管的限制,无功功率的处理受到限制。下面电路是推荐的替代方案:
图8 具有无功负载能力的高压NPC
中性点钳位中的开关可以是MOS-FET或IGBT或两者都有。
结论
通过MOS-FET和IGBT的并联,可能在最高电平实现恒定的效率。由于半导体工艺选择标准和栅极驱动技术的复杂性,这种众所周知的并联技术的开发受到阻碍。使用先进的功率模块技术更经济高效。支持并联思想的功率模块可作为标准产品提供,也可以定义为定制组件,未来的无功功率方法也已经纳入其中。
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型号- 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
VINCOTECH-IGBT功率模块选型表
VINCOTECH提供以下技术参数的IGBT功率模块产品选型,VOLTAGEIN:600-1800V,CURRENTIN:4-1800A
产品型号
|
品类
|
SUB-TOPOLOGY
|
PRODUCT LINE
|
VOLTAGEIN(V)
|
CURRENTIN(A)
|
MAIN CHIP TECHNOLOGY
|
HOUSING FAMILY
|
HEIGHTIN(mm)
|
ISOLATION
|
V23990-K429-A40-PM
|
IGBT功率模块
|
CIB-KE-NTC
|
MiniSKiiP® PIM 3
|
1200
|
75
|
IGBT4
|
MiniSKiiP® 3
|
16
|
Al2O3
|
选型表 - VINCOTECH 立即选型
高效太阳能应用的创新拓扑结构
描述- 本文探讨了针对高效太阳能应用的创新拓扑结构。文章介绍了MOS-FET与IGBT并联开关的组合,旨在提高效率。该拓扑通过将静态损耗分配给IGBT,动态损耗分配给MOS-FET,在重载和轻载条件下均能提升效率。文章还讨论了门控技术,包括独立门控信号、单驱动器门控信号、单门连接和直接连接等方案。此外,文章提出了新的拓扑结构,如NPC拓扑,并分析了其在高电压、高功率应用中的优势。最后,文章总结了并联MOS-FET和IGBT技术的优势,并展望了未来发展方向。
Vincotech(威科)Use alternative supplier for capacitors(41-2018)
描述- (41-2018)Use alternative supplier for capacitors.
型号- V23990-P740-F-PM,V23109-S2411-X501,20-1B12IPA015SC-L579F09,S30814-Q582-A,10-FZ06NPA045FP-P967F,10-PZ06NPA070FP01-P969F10Y,20-1B06IPB004RC02-P952A41,10-PY124PA020MR03-L227F38Y,V23109-S2421-X1,10-FY062TA040FP-M544I78-/3W/,20-FB12IPA008SC-L239C08Y,V23109-S2441-Y3,20-1B12IPA008SC-L239C09-/3/,20-1B06IPB010RC03-P955A65-/3/,V23109-S2441-R030,10-FZ06NRA069FP02-P967F68,V23109-S2441-Y301,V23109-S2411-X5,20-PB06INA004SA03-P951A25Y,50-CX126PA035SC-M379F41,10-FZ06NPA045FP01-P967F10,20-1B06IPA006MC06-P950A37-/3/,20-FB06IMA015RC-L234C08Y-/3/,10-PZ06NRA084FP02-P969F68Y,20-PB06IPA004MF04-P952A25Y,S30814-Q555-A,S30814-Q616-A,S30814-Q639-A,V23990-P679-F27-PM,20-FB12IPA008SC02-L239C13Y,10-FZ06NRA069FP03-P967F78,20-FB12IPA008SC-L239C08Y-/3/,V23109-S2421-D020,S30814-Q688-A,V23109-S2421-Y201,V23990-P749-F10-PM,S30814-Q663-A,S30814-Q648-A,20-1B06IPB010RC03-P955A65,S30814-Q667-A,S30814-Q508-A,20-1B06IPB004RC-P952A40,10-FZ06NPA070FP01-P969F10,V23990-P740-F10-PM,20-1C12IBA015SH-LB18A08,20-PB06IPA010MF03-P955A25Y,V23990-P749-F-PM,20-1B06IPB010RC01-P955A45-/3/,10-FZ06NBA110FP-M306L28,10-PZ06NRA084FP03-P969F78Y,10-FZ06NRA084FP03-P969F78,V23109-S2421-X101,V23990-P679-F-PM,20-1B06IPB010RC-P955A40,20-1B06IPB010RC02-L815A49,10-FZ06NBA084FP-M306L48,10-PZ06NRA069FP02-P967F68Y,V23109-S2411-Y101,S30814-Q671-A,V23109-S2411-R030,V23990-P110-A-PM,20-1B06IPB010RC02-L815A4,10-P006NPA070FP-P969F09Y,20-1B12IPA008SC-L239C09,S30814-Q638-A,V23990-P110-A11-PM,10-PY06BIA050FP01-M523E28Y-/3/,10-FZ06NRA084FP02-P969F68,10-PZ06NPA070FP-P969FY,V23109-S2421-B020,V23109-S2421-Y2,20-1B06IPB010RC-P955A40-/3/,V23109-S2411-D020,20-1B06IPB004RC01-P952A45,S30814-Q664-A,S30814-Q685-A,10-PZ06NRA069FP03-P967F78Y,20-1B12IPA015SC-L579F09-/3/,20-TB12IPA008SC-L239C08,10-F006NPA070FP-P969F09,10-FZ06NPA070FP-P969F,V23109-S2421-R030,V23109-S2411-Y1,20-1B06IPA006MC05-P950A35-/3/,20-1B06IPB010RC01-P955A45,S30814-Q683-A,10-FZ06NBA084FP10-M306L38
【产品】采用IGBT5技术的NPC功率模块,太阳能逆变器和UPS应用首选
flowNPC 0 IGBT耐压值高达1200V,比MNPC模块成本低10%。
Vincotech(威科)discontinuation of Rohm 600 V S60xxTCSFSAGG SiC SBD series(PCN-15-2019)
描述- Rohm ‘S6004’ 600 V SiC SBD will be replaced by Rohm ‘S6204’ 650 V SiC SBD.
型号- 10-PZ06NRA084FP02-P969F68Y,10-F006PPA020SB01-M685B10,10-R106PPA020SB01-M934A,10-FZ06NPA070FP-P969F,10-F006NPA070FP-P969F09,10-F007NRA050SG-P966F09,10-PZ06NRA041FS02-P965F68Y-/3/,10-FZ06NPA045FP-P967F,10-FZ06NRA084FP02-P969F68,10-FZ06NRA041FS02-P965F68
【产品】采用并联开关的功率模块,太阳能逆变器/UPS首选
Vincotech flowNPC 0 PAR功率模块将MOSFET和IGBT并联,实现了低成本高开关速度。
Vincotech(威科) 功率模块10-F007NIA030SM-P965F39 数据手册
描述- 该资料为Vincotech公司生产的10-F007NIA030SM-P965F39型号NPC逆变器模块的技术规格书。文档详细介绍了该模块的电气特性、热特性、隔离特性、典型值、封装信息和订购代码等。
型号- 10-F007NIA030SM,10-F007NIA030SM-P965F39
10-FZ06NPA070FP-P969F/10-F006NPA070FP-P969F09 10-PZ006NPA070FP-P969FY/10-P006NPA070FP-P969F09Y
描述- 该资料详细介绍了Vincotech公司生产的几种电力电子器件,包括10-FZ06NPA070FP-P969F、10-F006NPA070FP-P969F09、10-PZ06NPA070FP-P969FY和10-P006NPA070FP-P969F09Y型号。这些器件主要用于太阳能逆变器(Solar inverter)和不间断电源(UPS)。资料包含了器件的最大额定值、特性曲线、热阻、绝缘性能等详细信息。
型号- 10-P006NPA070FP-P969F09Y,10-FZ06NPA070FP-P969F,10-F006NPA070FP-P969F09,P969F,P969F09,10-PZ06NPA070FP-P969FY,P969F09Y,P969FY
Vincotech(威科) 功率模块10-FZ06NPA070FP-P969F数据手册
描述- 该资料为FZ06NPA070FP元器件的初步数据表,介绍了其技术规格、特性值、典型电路图和热阻等详细信息。内容包括最大额定值、工作温度范围、绝缘性能、开关特性、反向恢复能量损失、开关时间、功率损耗等。
型号- 10-FZ06NPA070FP-P969F,FLOWNPC 0 PAR,FZ06NPA070FP,P969F
最新基于IGBT 5的模块 提高效率和降低成本
描述- 本文介绍了基于第五代IGBT Trenchstop™技术的flowNPC模块,该模块旨在提高效率和降低成本。文章比较了两种拓扑结构——半桥和NPC,并强调了NPC在性能和总系统成本方面的优势。此外,还提供了不同型号的flowNPC产品信息和IGBT 5的特点。
型号- 10-FY07NPA150SM02-L365F08,10-PY07NIB080SM03-L095F03Y,10-FY07NPA200SM02-L366F08,10-PY07N3A015SM-M892F08Y,30-FT07NIB300S502-LE06F58,10-FY07NPA150SM01-L364F08,30-FT07NIB200S502,10-PY07N3A050SM-M896F04Y,10-FZ07NIA060SM-P926F43,10-PY07N3A030SM-M894F08Y,10-F007NIA030SM01-P965F49,10-FY07NIA150S5-M516F58,10-F007NIA030SM-P965F39,10-FZ07NIA075SM-P926F58,10-FZ07NIA100S502-P927F58
News Release FOR IMMEDIATE RELEASE Vincotech(威科) Rolls Out New NPC Modules
描述- Vincotech推出新型NPC模块,采用IGBT H5技术,具备高速度和低饱和电压的特点。这些模块适用于太阳能、不间断电源和储能系统等应用,具有低寄生电容的组件,支持快速开关。产品分为flow 0和flow 1两种外壳,提供不同电流等级的选项。
型号- 10-FY07NPA150SM02-L365F08,10-FY07NPA200SM02-L366F08,10-F007NIA030SM01-P965F49,FLOW3XNPC 1,FLOW 0,10-F007NIA030SM-P965F39,10-FZ07NIA060SM-P926F43
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定制液冷板尺寸5mm*5mm~3m*1.8m,厚度2mm-100mm,单相液冷板散热能力最高300W/cm²。
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