直流送電システムや産業用モータードライブ装置などの高電圧化・小型化に貢献する 6500V定格圧接型IEGT

これは、直流送電システムや産業用モータードライブ装置などの高電圧化・小型化に貢献する 6500V定格圧接型IEGTの画像です。

当社は、直流送電システム、産業用モータードライブ装置、STATCOM[注1]などの高電圧変換装置向けに新開発したトレンチ型IEGT[注2] チップを搭載した6500V/2000A定格の圧接型IEGT「ST2000JXH35A」を製品化しました。

近年、地球温暖化対策のため、風力発電や太陽光発電、水力発電などの再生可能エネルギーの導入が進んでいます。これらは、発電地点と消費地の距離が離れており、長距離送電の必要性が高まっています。長距離送電での送電損失を抑えることに加え、再生可能エネルギーの出力変動への対応も重要となっています。そのため、交流送電に比べて効率性と制御性に優れる直流送電システムが普及してきています。

新開発したトレンチ型IEGTチップは、セル構造の最適化により、高遮断耐量と高短絡耐量を実現しています。これにより、新製品では、試験電圧4500Vでの遮断試験と短絡試験を実施しており、高電圧が求められるアプリケーションへの対応が可能となりました。
6500V定格のST2000JXH35Aを採用することで、直流送電システムの素子の直列段数を、4500V定格の素子で構成する場合と比較し約33%削減[注3]でき、装置の重量の低減や小型化に貢献します。その結果、建設コストや輸送コストの削減が可能となり、特にこれらのコスト負担が大きい洋上変電所[注4]に適した製品です。また、ST2000JXH35Aは、直流送電システムに加え、産業用モータードライブ装置やSTATCOMなどの高電圧変換装置の高電圧化・小型化にも貢献します。

当社は今後も、高電圧変換装置向けの圧接型 IEGTの開発を進め、ラインアップを拡充していきます。

[注1] STATCOM : Static Synchronous Compensatorの略。自励式無効電力補償装置のことで、電力系統における電圧安定化と無効電力補償を目的とした装置。

[注2] IEGT : Injection Enhanced Gate Transistor (電子注入促進型絶縁ゲートトランジスター) の略。

[注3] 当社試算値
±500kVの直流送電システムでの使用を想定。
6500V定格の素子を3000Vで使用する場合の必要な直列段数 : 334段
4500V定格の素子を2000Vで使用する場合の必要な直列段数 : 500段
直列段数が500段から334段になることで、約33%削減できると試算。

[注4] 洋上風力発電設備で発電された電力を集約・変換・送電するための施設で、海上に設置される変電所のこと。

新製品の主な特長

  1. 高耐圧素子 : コレクター・エミッター間電圧定格 VCES=6500V
  2. 高遮断耐量 : 遮断試験電圧 VCC=4500V
  3. 高短絡耐量 : 短絡試験電圧 VCC=4500V

アプリケーション

  • 直流送電システム
  • 産業用モータードライブ装置
  • STATCOM

新製品の主な仕様

(特に指定の無い限り、TC=25°C)

品番 ST2000JXH35A
パッケージ 2-168B1S
絶対最大
定格		 コレクター・エミッター間電圧VCES (V) 6500
ゲート・エミッター間電圧VGES (V) ±20
コレクター電流 (DC) IC　(A) Tf=87°C 2000
接合温度Tj　(°C) -40～125
電気的特性 コレクター・エミッター間飽和電圧
VCE(sat) (V)		 IC=2000A、VGE=15V、
Tj=125°C		 Typ. 2.80
ターンオンスイッチング損失
Eon (J)		 VCC=3600V、IC=2000A、
RG(on)=2.0Ω、VGE=±15V、
Ls≃300nH、Tj=125°C、
Diode : 2000JXHH35		 Typ. 12.30
ターンオフスイッチング損失
Eoff (J)		 VCC=3600V、IC=2000A、
RG(off)=30Ω、VGE=±15V、
Ls≃300nH、Tj=125°C		 Typ. 15.60
短絡耐量 tpsc (µs) VCC=4500V、RG(on)=2.0Ω、
RG(off)=30Ω、VGE=±15V、
Ls≃150nH、Tj=125°C		 Max 10
遮断試験 VSUS VCC=4500V、IC=4000A、RG(off)=30Ω、
VGE=±15V、Ls≃250nH、Tj=125°C		 -

内部回路構成図

これは、内部回路構成図の画像です。

応用回路例

Modular Multilevel Converter (MMC) circuit of DC power transmission

Modular Multilevel Converter (MMC) circuit of DC power transmission

Converter and inverter circuit of the motor drive

Converter and inverter circuit of the motor drive

これは、直流送電のModular Multilevel Converter (MMC) 回路の画像です。

直流送電のModular Multilevel Converter (MMC) 回路

これは、モータードライブのコンバーター・インバーター回路の画像です。

モータードライブのコンバーター・インバーター回路

注: この応⽤回路例は参考例であり、量産設計に際しては⼗分な評価を⾏ってください。また、⼯業所有権の使⽤の許諾を⾏うものではありません。

関連コンテンツ


アプリケーションノート
IEGT(PPI) アプリケーションノート (PDF: 2.91MB)

新製品の詳細については下記ページをご覧ください。
ST2000JXH35A

当社の圧接型IEGT製品の詳細については下記ページをご覧ください。
IEGT (PPI)

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