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產(chǎn)品介紹
三菱電機于2013年開始量產(chǎn)第一代SiC模塊。為了進一步提高工業(yè)電源設(shè)備的效率，實現(xiàn)小型化和減輕重量，我們開發(fā)了第二代工業(yè)用SiC模塊并已批量生產(chǎn)。第二代工業(yè)用SiC模塊如下表1所示，包含額定電壓1200V和1700V，電流等級從300A到1200A。
表1：第二代SiC MOSFET模型
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產(chǎn)品性能
2.1 低損耗
以表1的1200V/400A SiC模塊FMF400DY-24B為例，在相同的工況下（VCC=600V. Io=200Arms, PF=0.8, Modulation=1, SPWM調(diào)制），與Si IGBT器件（1200V/450A, CM450DY-24T）相比，損耗可以降低大概70%(如圖1), 從而散熱系統(tǒng)的體積可以減小。如果設(shè)定在相同的運行結(jié)溫（圖1中紅點），那么SiC模塊FMF400DY-24B的開關(guān)頻率可以提升至原來的6倍，也即90kHz，這樣變流器輸出波形會變得更加平滑。
圖1：Si IGBT模塊與SiC MOSFET模塊對比
2.2 低內(nèi)部雜散電感
為了降低SiC模塊的內(nèi)部雜散電感，表1所示的1200V/600A SiC模塊FMF600DXE-24BN和1700V/600A SiC模塊FMF600DXE-34BN采用主端子疊層設(shè)計，使PN之間的雜散電感從傳統(tǒng)封裝的17nH降低為9nH（如下圖2），帶來更快的開關(guān)速度及更低的浪涌電壓。
圖2：NX封裝SiC MOSFET模塊
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產(chǎn)品應用
鐵路列車輔助變流器（APS，Auxiliary Power Supply）正朝著小型化、輕量化的趨勢發(fā)展，用高頻變壓器替代傳統(tǒng)的工頻變壓器，可以減小APS的體積、重量及THD，并提高效率。高頻APS的典型拓撲如下圖3所示。前級的三電平DC/DC變換、中間環(huán)節(jié)的隔離DC/DC變換及輸出逆變的DC/AC所使用的開關(guān)器件均可以采用SiC器件。
圖3：一種高頻APS拓撲
隨著數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)規(guī)模的逐漸增長，其供電電源高能耗的問題也日益凸顯。SST（Solid-state transformers，固態(tài)變壓器）采用模塊化設(shè)計，具有控制靈活、無功補償、效率高、新能源可接入等優(yōu)點，是數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。其典型拓撲如下圖4所示。如果開關(guān)器件采用SiC器件，同樣可以提升變換效率。同時SiC器件的高頻運行特性可以減小變壓器體積，提高系統(tǒng)功率密度。
圖4：一種SST拓撲
