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Leitfaden zur Auswahl von 1200V 800A SiC-Leistungsmodulen für EV-Wechselrichter und Energiespeichersysteme
1 Einleitung
Mit der Entwicklung von 800V-Elektrofahrzeugplattformen, Energiespeicher-PCS und industriellen Hochleistungswechselrichtern
sind 1200V-SiC-Leistungsmodule zu Kernkomponenten für hocheffiziente leistungselektronische Systeme geworden.
Im Vergleich zu herkömmlichen IGBT-Modulen bieten SiC-MOSFETs:
Höhere Sperrspannung
Geringere Schaltverluste
Höhere Schaltfrequenz
Höhere Leistungsdichte
Geringere Kühlanforderungen
Zu den weltweit führenden Anbietern von SiC-Modulen gehören:
Infineon Technologies
ROHM Semiconductor
Wolfspeed
onsemi
Gleichzeitig hat der chinesische Hersteller RUILIN SEMI auf Kundenwunsch ein 1200V 800A SiC-Leistungsmodul für
Hochleistungs-Wechselrichtersysteme auf den Markt gebracht. Leistungsvergleich mit den internationalen Größen:
2 Typische Anwendungen von 1200V-SiC-Modulen
1200V-SiC-Module werden hauptsächlich in folgenden Systemen eingesetzt:
EV-Traktionswechselrichter:Leistungsanforderungen für 800V-Elektrofahrzeugplattformen typischerweise zwischen
150 kW und 500 kW.
Energiespeicher-PCS:Typische PCS-Leistungen: 250 kW, 500 kW, 1 MW.
Industrieller Motorantrieb:Leistungsbereich von 100 kW bis 800 kW.
Solar-/Windwechselrichter:Hoher Wirkungsgrad (>98%).
3 Wichtige Auswahlparameter
| Parameter | Bedeutung |
|---|---|
| Sperrspannung | Sicherheitsmarge der Systemspannung |
| Dauerstrom | Systemleistungsfähigkeit |
| Rds(on) | Durchlassverluste |
| Schaltverluste | Effizienz bei hohen Frequenzen |
| Wärmewiderstand | Auslegung der Kühlung |
| Gehäusetyp | Mechanische Systemintegration |
4 Marktvergleich von 1200V-SiC-Modulen
Nachfolgend ein Vergleich gängiger SiC-Module:
| Marke | Typisches Modell | Spannung | Strom | Gehäuse | Anwendung |
|---|---|---|---|---|---|
| RUILIN SEMI | RL800N1200A | 1200V | 800A | HPD | EV / ESS |
| Infineon | FS03MR12A6MA1 | 1200V | 400-600A | HybridPACK | EV |
| ROHM | BSM600D12P4G | 1200V | 600A | Halbbrücke | Industrie |
| Wolfspeed | XM3-Plattform | 1200V | 450-700A | Halbbrücke | EV |
| onsemi | EliteSiC-Modul | 1200V | 300-500A | Halbbrücke | Industrie |
Es ist ersichtlich, dass:
SiC-Module der 800A-Klasse noch relativ selten sind und zu Hochleistungsplattformprodukten gehören.
5 Übersicht über das RUILIN SEMI 1200V 800A SiC-Modul
Das von RUILIN eingeführte SiC-Leistungsmodul RL800N1200A zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:
Hohe Stromtragfähigkeit:Nennstrom von 800A, geeignet für schwere EVs, Hochleistungs-PCS und industrielle Wechselrichter.
Hoher Wirkungsgrad:Die SiC-MOSFET-Technologie ermöglicht geringere Schaltverluste und höhere Schaltfrequenzen, wodurch ein Systemwirkungsgrad von 98%+ erreicht wird.
Hochtemperaturbetrieb:Maximale Sperrschichttemperatur von 175°C, was höhere Zuverlässigkeit und einfachere Kühlungsauslegung bietet.
6 Systemleistungsfähigkeit
Bei einer 800V-Gleichstrom-Zwischenkreisspannung ergibt sich eine ungefähre Systemleistung von:
| Modulstrom | Wechselrichterleistung |
|---|---|
| 400A | ~320 kW |
| 600A | ~480 kW |
| 800A | ~640 kW |
Daher ist das 800A-SiC-Modul besser geeignet für:
Elektro-Lkw
Wasserstoff-Lkw
Große Energiespeicher-PCS
7 Gehäusestruktur
Übliche Gehäuse für 1200V-SiC-Module:
Halbbrücke: Vorteile:flexible Wechselrichterauslegung, einfache Parallelschaltung.
Sechspack: Vorteile:kompaktes Wechselrichtersystem.
RUILIN SEMI verwendet eine Hochstrom-HPD-Modulstruktur (HybridPACK Drive), geeignet für die Auslegung
von Hochleistungswechselrichtern.
8 Vorteile von Hochstrom-SiC-Modulen
Hochstrommodule bieten folgende Vorteile:
Höhere Leistungsdichte:Reduzierung der benötigten Modulanzahl.
Geringere Systemkosten:Reduzierung von Stromschienen, Kühlkomponenten und Gate-Treibern.
Vereinfachte Wechselrichterauslegung:Kompakteres System.
9 Schlussfolgerung
Mit der Entwicklung von 800V-Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen werden 1200V-SiC-Leistungsmodule
zu den vorherrschenden Leistungsbauelementen.
Im Vergleich zu herkömmlichen 600A-Modulen:
Das RUILIN SEMI RL800N1200A bietet eine höhere Stromtragfähigkeit und eine höhere Systemleistung.
Es ist geeignet für:
EV-Traktionswechselrichter
Energiespeicher-PCS
Industrielle Hochleistungsantriebe
Hochstrom-SiC-Module werden zu einer wichtigen Lösung für leistungselektronische Systeme der nächsten Generation.
Richpower Technology, als deren Hauptdistributor, engagiert sich dafür, hervorragende Produkte der Branche an Kunden
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