【选型】Vincotech为不同的三级NPC拓扑应用量身定制最佳的IGBT功率模块解决方案

时间： 2018-11-01 来源：Vincotech

技术问答

三级NPC拓扑结构是太阳能，UPS和储能应用的热门选择，但是在选择功率模块的组件时，每个应用要求都不一样，所以通用标准芯片组并不能在成本和性能之间取得适当的平衡，而为每种应用量身定制的芯片组合可以获得最佳的解决方案。

图1显示了一个NPC拓扑的交换对，每个模式具有以下组件：

降压模式：T11-D11；T12-D12

升压模式：T13-D13；T14-D14

图1：具有切换对的NPC拓扑

在全正有功功率(cos(φ)=1)时，降压型IGBT和二极管之间发生换向，而升压型IGBT在正弦波的一半永久导通。对于这个工作点，有两点需要考虑：首先，必须选择降压元件，同时应考虑目标频率的传导损耗和开关损耗之间的最佳权衡。另一方面，升压IGBT应具有尽可能低的饱和电压，以最大限度地降低传导损耗。

在全负有功功率(cos(φ)=-1)下，NPC作为功率因数校正器(PFC)工作，在这种情况下，升压元件在降压开关断开时整流，并且降压二极管的损耗完全下降到传导损耗。这就是升压组件在选择过程中起主要作用的原因。并且，给定目标频率的最佳芯片组合是在速度和传导损耗之间权衡的结果。

对于产生或消耗(1< cos(φ)<1)无功功率的其余工作点的开关模式结合了降压模式和升压模式。功率因数决定了整体损耗的主要因素，所以在寻找最佳组件时要考虑无功功率。

图2 正半波的NPC降压和升压模式切换

比较和选择芯片组

VINCOTECH（威科）推出可用于各种频率的650V IGBT系列，极低Vce_sat IGBT，中速IGBT（大约50kHz）和超快IGBT（高达100kHz）。适合NPC拓扑的大多数应用的频率范围为16至32kHz，所以低Vce_sat IGBT和中速IGBT通常是满足这些性能要求的首选组件。当涉及到二极管时选择更多，从低正向电压整流二极管到具有低恢复损耗的超快二极管。虽然本文仅比较flow0封装的100A功率模块中的两个芯片组，但Vincotech提供了更多组合。这些广泛的标准模块可满足每个用户和应用的要求。表1显示了flow0封装的100A功率模块选择的组件。

表1：100A模块中的flowNPC 0芯片组

IGBT功率模块 P927F58在所有位置都具有完全额定的快速组件。这种组合可以以几乎恒定的效率实现四象限运行，损耗从一个开关对到另一个开关波动（取决于相位角）。P927F53模块的升压组件已被修改，这样可以在全正有功功率实现最大效率并且可以降低成本。在这个工作点上，升压IGBT是永久开启的，并且只产生传导损耗，因此低Vce_sat开关将获得最佳性能。反并联二极管（D13-D16）在所有位置都具有额定电流的一半，以此来满足无功功率。这些二极管恢复得足够快，就可以避免非常高的损耗和电压尖峰。

模块的选择取决于应用的目标参数，如开关频率或无功功率。图3和图4分别示出了16kHz和3kHz的效率与输出相位角。P927F53的效率随着相位角的增大而显著降低，而IGBT功率模块P927F58在所有工作点都有几乎恒定的性能。

图3：效率与相位角；条件：700VDC；16kHz；230 VAC；48A（rms）

图4：效率与相位角；条件：700VDC；32kHz；230VAC；48A（rms）

在16kHz时，P927F53（针对有功功率进行了优化）在全有功功率下的效率提高了近0.1％。其一直有较好的性能，直到相角为60°功率（cos(φ)=0.5），此时低Vce_sat IGBT增加的开关损耗开始占主导地位。在较高的相位角（较低的cos(φ)），IGBT的结温可能上升到影响元件寿命的水平。此外，反并联二极管的额定电流为IGBT的一半，因此它们也会限制无功功率。

当开关频率为32kHz时，升压IGBT的损耗在较小的角度处占主导地位，使两个模块之间的交叉点减小到45°(cos(φ)=0.7)。在完全有功功率下，P927F53的效率仍然提高了近0.1％。然而，IGBT结和散热器之间的温差（ΔTj-hs）已经在45°的相位角达到40℃。此选择的可行性还取决于所选封装或散热器消除损耗的能力。

当IGBT可以达到零电压开关（ZVS）模式时，在低负载和电流几乎过零点时，结果略有不同。在这个工作点，即使在全有功功率下，升压IGBT也会产生额外的开关损耗。采用慢速升压IGBT的P927F53模块的效率进一步下降，将交叉点转移到较低的相位角。但是，该模块仍可在完全有功功率下提供最佳性能。

另一个重要的考虑因素是成本。图5显示了两个模块的成本比较。优化模块显然具有显著的成本优势。

图5：IGBT功率模块P927F53和P927F58的标准化成本比较

比较性能和成本后，最终选择将取决于应用的要求和每个用户的特定目标参数。

P927F58在效率和成本之间具有良好的平衡，用于需要具有全无功功率或者能够高效地在四个象限中工作的应用，例如能量存储系统或具有较宽的无功功率范围的UPS。P927F53在成本和性能方面具有更大的优势，用于在有功功率下实现最高效率且器件不需要完全无功功率时。例如用于现代数据中心的太阳能光伏逆变器和UPS。

Vincotech提供各种各样的组件，可以在NPC拓扑中以多种方式组合，实现不同的结果。

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【选型】Vincotech（威科）功率模块（IGBT模块）选型指南

目录- Introduction of Vincotech Product Overview RECTIFIER SIXPACK SIXPACK+RECTIFIER SEVENPACK PIM (CIB) PIM+PFC (CIP) IPM HALF-BRIDG H-BRIDG SINGLE-PHASE-INVERTER H6.5 BOOSTER BUCK-BOOSTER PFC Three-Level NPC (I-Type) Three-Level MNPC (T-Type) Three-Level ANPC Schematics/Housings Naming System

型号- 80-M2122PA200M7-K709F70,10-FZ06NIA030SA-P924F33,10-EY126PA100M7-L198F78T,80-M2122PA150M7-K708F70,V23990-P829-F10-PM,V23990-P600-I19-PM,V23990-K201-A-PM,10-FU127PA025SC-L159E06,V23990-P630-A40-PM,10-PZ122PB100SH-M819F28Y,V23990-P849-A59-PM,10-FY07NBA100SM-M506L48,V23990-P543-D138-PM,70-W212NMA300SC-M208P,10-FY07ZAA080CR02-L445B13,10-PG06PPA050SJ01-LH54E08T,10-PZ07NIA075S5-P926F53Y,10-E212PMA015M7-L186A78Z,V23990-P586-A20-PM,10-PC06PPA010SB-M683B06Y,V23990-P543-B129-PM,10-PY07HVA100S5-L986F08Y,10-E1126PA025M7-L858F78Z,V23990-P638-A40-PM,10-FY07NMB150S5-LE75F08,V23990-P629-F73-PM,10-F1126PA050M7-L828F09,V23990-P705-F-PM,10-FY12PMA035M7-P589A78,10-EZ066PA050SA-L855F38T,10-FY07ZAA015SM-L512B28,10-P1126PA035M701-L827F19Y,10-F124NID150SH03-LG18F98,10-EY12PMA035SC-L188A48T,80-M212PMB050M7-K740A71,10-F112PMA015M7-P587A79,V23990-P864-F49-PM,10-PY073AA050RG02-LK14L03Y,V23990-K232-F-PM,10-F006PPA015SB-M684B,10-FY07NIA200RG-L366F63,V23990-P629-L81-PM,10-PG06PPA050SJ02-LH94E08T,10-FZ07BVA030S5-LD45E08,10-PG12NAB008MR04-LC59F46T,V23990-P544-C29-PM,30-P2126PA100M7-L289F79Y,10-FZ07NIA060SM-P926F43,10-F1127PA050SC-L169E09,30-P2126PA075SC-L288F09Y,80-M212PMA035M7-K220A70,10-PG06PPA030SJ01-LH52E08T,V23990-P545-C38-PM,V23990-P829-FY-PM,V23990-P849-A49Y-PM,10-FZ07BVA020SM-LD44E08,10-FZ07NBA075SM-P916L58,80-M3122PA400SC-K830F40,10-PY074PA100SM-L583F08Y,10-FZ063BA040MF-M575L08,10-PZ06NPA070FP01-P969F10Y,10-PY124PA020MR03-L227F38Y,V23990-P629-L58Y-PM,70-W212NMA600SC-M200P,V23990-P849-A59Y-PM,10-PH07N3A030S5-M894F98T,10-E212PMA025M7-L187A78Z,10-FY07HVA050RG-L984F88,V23990-P718-G-PM,30-PT07NIA320RV-LE06F68Y,V23990-P869-F49-PM,10-PZ12NMA080SH01-M260FY,V23990-P600-I09-PM,10-F012NME080SH-M910F09,V23990-K239-F-PM,V23990-K243-A-PM,10-FY12M3A025SH-M746F08,10-EY12PMA025SC-L187A48T,V23990-P585-C20-PM,V23990-P861-F49-PM,80-M2126PA050M7-K718F70,V23990-P629-F48-PM,V23990-K242-A-PM,10-PZ06NIA075SA-P926F33,V23990-P543-B28-PM,30-F212R6A100SC01-M449E10,V23990-P635-A-PM,10-F112R6A015SC01-M438E18,V23990-P546-A28-PM,V23990-P849-A49-PM,10-F112R6A035SC-M439E08,80-M112PMA025M7-K200A80,30-PT07NAA300S501-LF64F58Y,20-1B06IPB004RC01-P952A45,30-F206R6A150SB01-M445E10,10-PG12NAC008MR02-LC69F36T,10-F112M3A040SH-M749F09,10-FZ06NRA041FS02-P965F68,V23990-P649-H-PM,V23990-K220-A41-PM,80-M1126PA010M7-K217F70,10-FZ07BIA030SM02-P894E58,10-F1126PA075SH-L829F49,80-M212PMA025I7-K229A90,30-P2126PA150SH-L280F49Y,30-FT12NMA160SH-M669F08,10-FY074PA020CR-L582F78,10-FZ06NRA060FU-P967F08,10-PF12NMA080SH08-M260F98T,30-FT07NIB200SG02-L965F08,10-FY07NPA200SM02-L366F08,10-PY07BVA050S5-LF45E18Y,10-EY12PMA050M7-L189A78T,30-P212PMA050M7-L888A79Y,10-0B126PA004SC-M997F09,80-M3122PA300SC-K839F42,V23990-P586-A20Y-PM,V23990-K202-A-PM,10-PZ12NMA080SH04-M260F13Y,70-W212NMC600SH01-M700P,V23990-P629-L83-PM,V23990-K427-A40-PM,10-EZ12PMA015SC-L928A08T,10-0B166BA028SC-M989G09,10-FY07BIA041MF-M528E68,10-PY07BIA050SM-M523E38Y,V23990-P545-A29-PM,V23990-P543-C28-PM,10-F0127PA025SC-L159E09,V23990-P840-A58-PM,70-W624N3A1K2SC01-L400FP10,10-F112R6A050SC-M430E08,V23990-P546-A38-PM,20-1B06IPB010RC02-L815A49,V23990-P868-F49Y-PM,10-FY07BVA050S5-LF44E18,V23990-P546-B28-PM,10-FY12NMA080SH-M427F,V23990-P700-F44-PM,10-E1126PA035M7-L859F78Z,10-P006NPA070FP-P969F09Y,V23990-P840-A58Y-PM,80-M2122PA300M7-K700F70,V23990-P706-F-PM,V23990-K238-F-PM,10-F112R6A015SC-M438E08,10-F1126PA100M7-L820F09,10-PZ074PA075SM-L625F08Y,10-P1126PA050M7-L828F09Y,10-FZ07NBA075SG10-M304L58,V23990-P840-C59-PM,80-M3166BA140SC02-K489G40,80-M312PMA150M7-K420A82,10-R106PPA020SB01-M934A,V23990-K439-F40-PM,80-M212WPA050M7-K750F70,10-PY07NPA200SM02-L366F08Y,30-FT12NMA200SH01-M660F18,10-PZ06NRA075FU-P969F08Y,V23990-P849-C49-PM,10-FY07NIA150S5-M516F58,V23990-P580-A47-PM,10-FZ06BIA083FI-P896E,10-P0166BA050RW-LD59G09Y,80-M3122PA300M7-K839F70,80-M2126PA100M7-K710F70,10-FZ071SA100SM02-L526L18,10-FZ126PA035M7-P860F78,10-FZ12PMA015M7-P840A28,10-0B066PA020SB-M995F09,V23990-P867-F49-PM,10-EZ066PA030SA-L854F38T,V23990-P623-F24-PM,V23990-P630-A44-PM,V23990-P765-A-PM,V23990-P545-A39-PM,10-PZ07ANA100RG02-LK39L88Y,10-PZ06O2A030FW-LH02J08Y,V23990-P544-B128-PM,10-PY126PA016ME-L227F13Y,20-1B06IPB004RC-P952A40,10-FZ06NPA070FP01-P969F10,10-F0122PB100SC03-M819F19,10-FZ06NIA050SA-P925F33,70-W212NMC400SH01-M709P,10-RZ126PA035SC-M620F41,10-FZ06NBA110FP-M306L28,10-FZ06NRA084FP03-P969F78,V23990-P868-F48-PM,V23990-P840-A48-PM,10-FZ06NBA041FS01-P915L78,10-F007NIA030SM01-P965F49,10-FZ062TA099FS05-P980D68,80-M3126PA100M7-K828F70,10-FZ07LBA100SM03-L705L08,10-FY074PA100SM-L583F08,V23990-P708-F40-PM,V23990-P623-F58-PM,10-PZ123BA080MR-M909L28Y,30-F212R6A075SC01-M448E10,10-PY126PA040MR-L226F28Y,V23990-P585-A20Y-PM,80-M3122PA400M7-K830F70,10-PY074PA100SM01-L583F18Y,10-PY124PA080FV-L589F88Y,10-PZ123BA040MR01-M909L68Y,20-FB12IPA008SC-L239C08Y,10-PZ06NRA041FS02-P965F68Y,10-FY07HVA050S5-L984F08,70-W212NMA400SC-M209P,V23990-P546-C29-PM,10-FY074PA040CR-L581F78,10-F006PPA010SB-M683B,10-EZ12PMA010M7-L927A78T,V23990-K229-A41-PM,70-W212NMA600NB02-M200P62,V23990-P825-F-PM,V23990-P707-F40-PM,10

选型指南 - VINCOTECH - 2020/2021 PDF 英文下载

30KW光伏逆变器需要一款最大功率点跟踪太阳能控制器(MPPT)的IGBT模块，请问是否有合适的产品推荐？

对于30KW的光伏逆变器最大功率点跟踪太阳能控制器(MPPT)，可以考虑两路，IGBT模块V23990-P629-F73-PM是40A的产品，可考虑用两个该模块作为两路MPPT。

技术问答发布时间 : 2017-05-05

【产品】适合太阳能逆变器和UPS应用的IGBT功率模块，击穿电压650V

Vincotech（威科）推出的IGBT功率模块10-PY07NIA100S503-M515F58Y，击穿电压为650V，标称芯片额定电流为100A，采用Three-level NPC (I-Type)电路拓扑结构，集成温度传感器，采用IGBT S5作为主开关。

新产品发布时间 : 2021-01-06

【应用】IGBT功率模块充分利用三电平NPC拓扑，成为太阳能、UPS和蓄能应用的热门选择

本文对Vincotech推出的Flow 0封装100A IGBT功率功率模块中的两个芯片组进行了比较（P927F58和P927F53），但Vincotech可提供更多的组合。这些广泛的标准模块可满足每个客户和选择太阳能、UPS和储能应用的芯片组时等应用的要求。

应用方案发布时间 : 2018-12-18

【产品】1200V/100A Sixpack IGBT功率模块，适用于工业驱动、电力供应和UPS

Vincotech公司推出IGBT功率模块30-F2126PA100M7-L289F79、30-P2126PA100M7-L289F79Y，分别采用焊接引脚、压接引脚的电气互连方式，击穿电压1200V/额定电流100A，采用Sixpack拓扑结构和IGBT M7芯片技术，使用flow 2模块外壳，封装尺寸107.2 mm x 47 mm x 17 mm，适用于工业驱动、电力供应和UPS。

新产品发布时间 : 2019-10-31

【产品】1200V/690A的IGBT功率模块A0-VS122PA690M7-L750F70

Vincotech（威科）的IGBT功率模块A0-VS122PA690M7-L750F70，A0-VP122PA690M7-L750F70T，拓扑结构为半桥，标称芯片额定电流为690 A，击穿电压为1200 V，可应用于工业传动，电源，UPS等领域。

新产品发布时间 : 2020-10-02

【产品】采用CoolMOS™ C6芯片技术，适用于并联拓扑的高速IGBT功率模块

Vincotech推出的10-F0062TA099FS-P980D59系列IGBT功率模块，为flowPFC 0产品线，采用PFC拓扑（单相应用），集成了双通道升压PFC、半控制转换器、分流电阻、DC电容器，具有紧凑低电感设计。另外，内部集成了温度传感器，可实时地对模块进行温度监测，避免温度过高对系统造成永久性的损坏。非常适用于焊接、开关式电源、马达驱动器、不间断电源和电池充电器等领域。

新产品发布时间 : 2018-07-03

【产品】1200V/600A T型 IGBT功率模块70-W212NMA600SC-M200P

全球领先的IGBT功率模块解决方案的供应商Vincotech（威科）推出的70-W212NMA600SC-M200P，此模块采用了混合中性点钳位式的拓扑结构，击穿电压1200V，现可提供高达600A的工作电流。且该模块采用低电感封装，具有多种优点，优化了三电平拓扑结构，简化了母线，适用于太阳能逆变器和的UPS（不间断电源）应用。

新产品发布时间 : 2019-10-20

【产品】1200V/80A的IGBT功率模块 10-PY12B2A080N3-LP26L26Y

Vincotech（威科）的IGBT功率模块10-PY12B2A080N3-LP26L26Y，属于flowBOOST 1 dual产品系列，采用Booster拓扑结构，该器件采用最新的IGBT和SiC技术，为低电感设计，击穿电压为1200V，标称芯片额定电流为80A，可应用于太阳能逆变器等领域。

新产品发布时间 : 2020-08-11

出货量最多的基于SiC的 Vincotech IGBT功率模块

Vincotech公司是现如今基于碳化硅驱动的IGBT功率模块出货量最多的厂商，因此该公司知道什么时候选择哪种SiC组件最适合客户的应用，而何时另一种选项是更明智的选择。Vincotech推出的基于SiC的功率模块不仅提供更好的开关性能，还能提高效率并实现更紧凑的设计，是充电站、太阳能逆变器和不间断电源等应用的理想选择

原厂动态发布时间 : 2018-06-30

【产品】三电平MNPC T型IGBT功率模块，广泛应用在太阳能逆变器和UPS（不间断电源）

Vincotech（威科电子）公司是世界有名的功率器件设计制造公司，制造了应用在DC/AC逆变上的具有三电平的MNPC T型IGBT功率模块，该系列功率模块具有效率高，有效改善纹波和可以降低损耗等优点，同时还具有结构紧凑，体积小，较宽的工作温度范围。

新产品发布时间 : 2018-12-22

【产品】IGBT功率模块 10-FZ07NIA075SM-P926F58，击穿电压1200 V，标称芯片额定电流75 A

Vincotech（威科）的IGBT功率模块10-FZ07NIA075SM-P926F58，属于flow NPC 0产品系列，拓扑结构为三电平NPC（I型），击穿电压为1200V，标称芯片额定电流为75A，标准包装数量为135，模块外壳为flow 1，可应用于太阳能逆变器，UPS，电源等领域。

新产品发布时间 : 2020-08-08

【产品】150A /1200V flowNPC 1产品系列I型IGBT功率模块，采用IGBT3 HS芯片技术

Vincotech公司推出额定电流150A /击穿电压1200V的10-F107NIB150SG06-M136F39、10-P107NIB150SG06-M136F39Y功率模块，属于flowNPC 1产品系列，采用三相NPC（I型）拓扑结构和IGBT3 HS芯片技术，封装尺寸82 mm x 37.4 mm x 17 mm，可用于工业驱动和UPS。

新产品发布时间 : 2019-11-13

【技术】Vincotech新型专利技术ANPFC，简化PFC电源设计，提升效率

Vincotech的高效ANPFC模块是Vincotech的专利产品，是Vincotech至今最新的PFC优化架构。在50KHZ的频率基准下，VANPFC的效率基准与NPFC相比，差异高达0.5%。ANPFC IGBT功率模块的型号有10-FZ07ANA75SM-LE28L08,10-FZ07ANA100SM-LE29L08,10-FZ07ANA150SM-LE20L08。

新技术发布时间 : 2018-04-25

【产品】1200V的IGBT功率模块10-FZ07NIA050SM-P925F58，采用三电平NPC（I型）拓扑结构

Vincotech公司的新型IGBT功率模块10-FZ07NIA050SM-P925F58，属于flowNPC 0产品系列，击穿电压1200V，额定电流50A，采用三电平NPC（I型）拓扑结构和IGBT H5芯片技术，使用flow 0模块封装，封装尺寸68.4x32.5x12（mm），适用于太阳能逆变器、UPS、电源等领域。

新产品发布时间 : 2020-08-02