Fuji Electric Review
Vol.67-No.4,2021
전력 반도체 차량 전기화 및 에너지 관리에 기여하는 전력 반도체
차량에 기여하는 전력 반도체
전기 화 및 에너지 관리
전기 화 및 에너지 관리
탈탄화에 대한 세계적인 노력은 지속 가능한 사회의 창설과 기후 변화 문제의 해결을 향해 빠르게 진행되고 있으며, 이는 지속 가능한 개발 목표 (SDG)의 목표입니다. 2019 년, 후지 전기는 탈탄화 사회, 재활용 지향 사회 및 자연과 조화를 이루는 사회의 성취에 중점을 둔“환경 비전 2050”을 발표했습니다. 우리는 청정 에너지 기술 및 에너지 절약 제품의 확장을 통해이 비전을 달성하는 것을 목표로합니다.
탈탄화 사회를 달성하기위한 열쇠에는 CO2 배출량을 줄이기위한 차량 전기 화와 에너지의 안정적이고 효율적인 사용을위한 전력 전자 장치의 효율의 추가 개선이 포함됩니다. Fuji Electric의 전력 반도체는 전기 화 및 효율성 향상에 기여하는 주요 장치입니다.
이 특별한 문제는 Fuji Electric의 전력 반도체를 최신 기술 및 제품에 중점을 둡니다.
Blaabjerg, Frede
Onishi, Yasuhiko; 미야사카, 타다시; 이카와, 오사무
기후 변화와 관련된 문제를 해결하는 데 관심이있어, 탈탄화 된 사회 달성에 중점을두고있다. 2019 년, 후지 전기는 청정 에너지 기술과 에너지 절약 제품의 확산을 통해 탈탄 화 된 사회를 달성하기위한 환경 비전 2050을 발표했습니다. 이를 위해 차량을 전기화하고 에너지의 안정적이고 효율적인 사용을 위해 전력 전자 장치의 효율성을 향상시키는 것이 필수적입니다. Fuji Electric의 전력 반도체는 전기 화 및 개선을위한 핵심 장치이며, 우리는 기술 혁신을 통해 지속 가능한 사회를 창출하는 데 기여할 것입니다.
이 특별 문제는 Fuji Electric의 전력 반도체 제품 및 기술의 현재 상태와 향후 전망을 설명합니다.
Adachi, Shinichiro; Obata, Tomoyuki; 히가시, 노부 히로
지난 10 년 동안 전 세계적으로 자동차의 전기 화가 극적으로 가속화되었으며 전력 모듈은 동시에 작고 저렴하며 전력 출력이 필요합니다. 시장 요구 사항을 충족시키기 위해 Fuji Electric은 출력 용량이 100kW 인 모터를 타겟팅하는 XEVS를위한 업계 최고의 초고속 RC-IGBT 모듈 인 "M677"을 개발했습니다. 저 손실 RC-GIGBT, 새로운 패키지와 리드 프레임 배선 및 높은 열 성능 냉각기를 결합함으로써 인버터 작동 중에 20% 감소가 더 낮고, 모듈 크기가 기존 제품보다 50% 줄어 듭니다. 이 향상은 팜 크기의 100kW 클래스 RC-IGBT 모듈을 만들어 기존의 것과 비교하여 전력 밀도의 두 배를 달성했습니다..
Tateishi, Yoshihiro; 카야마, 타카히로; 요시다, 다이키
와이즈 스포츠 토토 자동차에서는 시스템을 더 작고 효율적으로 만들기 위해 통합 기계 및 와이즈 스포츠 토토 시스템의 개발이 진행되고 있습니다. 동시에,이 시스템의 전력 모듈도 더 높은 전력 밀도를 달성하기 위해 필요합니다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 Fuji Electric은 새로운 알루미늄 냉각 장치를 사용하는 전원 모듈을 개발했습니다. 냉각 장치는 매우 정확한 시뮬레이션을 사용하여 설계되었으며 핀 및 유량 경로를 최적화하여 냉각 성능이 향상되었습니다. 또한 함수를 통합하고 부품 수를 줄임으로써 소형 크기를 달성했습니다. 결과적으로, 전력 밀도는 3 세대 (기존) 전력 모듈에 비해 대략 두 배가되었습니다.
유타 에쿠 쿠로; 야마 노, 아키오; Kakefu, Mitsuhiro
최근 몇 년 동안 출력 전력이 높은 고성능 전력 변환기의 수요가 증가하고 있습니다. 이 배경에서 Fuji Electric은 단일 칩에 IGBT 및 FWD를 통합하는 RC-IGBT를 개발 했으며이 기술과 7 세대 "X 시리즈"기술을 적용하여 산업 응용 프로그램을위한 1,200V 및 1,700 V 등급의 "듀얼 XT"RC-GIGBT 모듈의 라인업을 만들었습니다. 이들 모듈은 175 ℃의 칩 접합 온도가 높고 동일한 패키지를 사용하는 기존 제품보다 더 작은 접합 온도 변동을 가짐으로써 높은 신뢰성을 유지한다. 이러한 개선으로 인해 전력 출력이 높아지고 전력 변환기의 수명이 길어졌습니다.
미나가와, 케이; 카라사와, 타츠야; 카라모토, 유키
Fuji Electric은 7 세대“X Series”고용량 IGBT-IPM을 개발하여“P631”패키지 라인에 추가했습니다. 새로운 IGBT-IPM은 높은 출력 전류 및 고열 소산을 달성하여 더 높은 출력 와이즈 스포츠 토토, 더 높은 효율 및 와이즈 스포츠 토토 전환 장비의 신뢰도에 대한 수요를 충족시킵니다. 정격 전류는 기존 고용량 "V 시리즈"IPM보다 최대 1.5 배 높습니다. 또한 연속 작동 중에 생성 된 손실을 약 7% 향상시키고 최대 150 ° C의 고온에서 작동합니다. 이는 인버터의 출력 전류를 약 1.3 배 증가시키는 데 기여합니다.
Kamimura, Takeshi; 오시, 히데토모; 타 무라, 타카히로
전 세계 에너지 소비는 해마다 증가하여 많은 국가에서 에너지 절약과 관련된 정책 및 규정을 발전시킵니다. 이러한 에너지 절약 정책 및 규정 외에도 통신 및 제어 장비에 대한 EMC 관련 표준을 준수하는 저음 및 소음 면도 기능에 대한 수요도 있습니다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 Fuji Electric은 에너지 절약 및 EMC 성능이 향상된 "P633C 시리즈"3 세대 작은 IPM을 개발했습니다. 7 세대 FWD 칩 기술을 적용하면 생성 된 손실과 생성 노이즈 사이의 상충 관계가 향상됩니다. 또한 외부 서지에 대한 오작동 및 고장 기능을 향상시키기 위해 새로 개발 된 3CH-HVIC 및 LVIC 칩이 함께 제공됩니다.
Jonishi, Akihiro; 야마지, 마사 하루; Sumida, Hitoshi
IPMS는 산업 기계, 홈 어플라이언스 및 서버 용 전원 공급 장치를 포함한 다양한 응용 프로그램에 사용됩니다. Fuji Electric은 전력 변환 시스템을위한 차세대 작은 IPM을위한 3CH-HVIC 기술을 개발했습니다. 기존의 3 칩 구성을 사용하는 대신 3 개의 채널의 HVIC (High Side Gate Driver Circuits)를 단일 칩에 통합하고 레벨 시프터 및 하이 사이드 우물 구조에 높은 노이즈 공차 기술을 적용하여 칩 영역을 늘리지 않고 노이즈 스위칭에 대한 높은 노이즈 공차를 달성합니다. 또한 새로 개발 된이 3CH-HVIC를 적용하면 제어 장치의 장착 영역이 약 30%, 패키지 크기는 기존 제품에 비해 약 10% 줄어 듭니다..
Watanabe, Sota; 하시 지메, 위키; 시마 다, 타카시
데이터 전송 볼륨의 증가는 서버 및 통신 기지국의 전력 소비를 증가 시켰습니다. 결과적으로 전력 절약을 개선하기 위해 고효율 전력 전환 장비가 필요합니다. 이 배경에서 Fuji Electric은 서버 및 통신 기지국을위한 전원 공급 장치의 현재 연속 모드 전력 계수 보정 회로의 전도도 손실 및 서지 전류를 갖춘 2 세대 개별 SIC-SBD를 개발했습니다. 당사의 독점 웨이퍼 처리 기술은 PN 접합 다이오드 작동을 향상 시켰습니다. 또한, N+SIC 기판의 두께를 크기의 약 1/3로 줄임으로써 열 저항을 줄이고 열 소산을 향상시킵니다. 이러한 개선 사항은 1 세대 제품에 비해 보장 된 서지 전류를 1.6 배 향상 시켰습니다.
Uchida, Takafumi; Okumura, Keiji; 나리타, Syunki
Fuji Electric은 지구 온난화와 같은 사회적 및 환경 문제를 해결하기 위해 다양한 고효율 전력 전자 장치를 출시했습니다. 최근에, 우리는 2 차 1 세대 1,200-v SIC 트렌치 게이트 게이트 MOSFET의 트렌치 게이트 구조를 사용하여 2 세대 1,700-v SIC 트렌치 게이트 MOSFET을 개발했습니다. 평면 게이트 구조가있는 것보다 60% 낮은 비 저항이 있습니다. 게이트 바이어스 및 바디 다이오드 전도로 인한 특정 온 저항 증가로 인해 게이트 임계 값 전압 불안정성을 억제합니다. 또한 인버터 작동 중 전력 손실은 기존 SI 모듈보다 78% 낮습니다.
신제품
Hamada, Ippei; 키누타, 타카히로; Kubodera, Shinji
클라우드 컴퓨팅 기반 정보 시스템 및 전자 상거래의 스프레드로 인해 전 세계의 DC (Data Center) 수가 증가했습니다. 인터넷 액세스를 제공하는 것 외에도 DCS는 중요한 정보를 저장하는 서버를 유지 관리하고 운영 할 책임이 있습니다. 따라서 DC의 전원 공급 장치는 안정적이고 연속적이어야합니다.
Fuji Electric은 DC의 모든 전기 장비에 대한 설계에서 운영 지원에 이르기까지 포괄적 인 엔지니어링 서비스를 제공하여 안정적인 전원 공급 장치, 에너지 절약 및 공간 절약에 기여합니다. DCS의 핵심 장비 중 하나는 무정전 전원 시스템 (UPS)으로, 정전 또는 기타 전원 공급 문제 발생시 전력을 계속 공급하고 있습니다..
최근 몇 년 동안, 주로 북미와 아시아에서 점점 더 건설되고있는 Hyperscale DC는 막대한 양의 전기를 사용합니다. 이는 UPS가 높은 용량을 갖고 에너지 소비를 절약해야 함을 의미합니다. Fuji Electric은 2018 년에 1,000kva“UPS7400WX”를 출시했으며, 이는 북미 시장의 안전 표준을 충족합니다.
이 논문에서는“UPS7400WX”의 차세대 모델을 설명 할 것입니다. 이것이 바로 "UPS7500WX"대용량이없는 와이즈 스포츠 토토 시스템으로, 와이즈 스포츠 토토 변환 회로 및 UPS 모듈의 병렬 제어와 같은 플랫폼 기술을 기반으로 개발되었습니다..
Kawamura, Satoshi
최근 몇 년 동안 위성 통신을 사용한 선박 간 광대역 통신이 빠르게 확산되었습니다. 결과적으로, 바다를 탐색하는 선박은 이제 고속 상자, 고속 커뮤니케이션 서비스를 즐길 수 있습니다. 이는 토지 기반 서비스에 대한 정보 격차가 해결되고있어 원격 서비스와 관련된 요구가 급격히 증가 함을 의미합니다. Fuji Electric은 배기 가스 청소 시스템 (EGC)에 더 나은 서비스를 제공하는 선박을위한 IoT (Internet of Things) 시스템을 개발 한 것은이 배경에 위배됩니다..
