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菱電機がSiC MOSFETのDC-ACコンバータで98%咾慮率を達成

菱電機の先端\術総合研|所は、SiCのパワーMOSFETとショットキーバリヤダイオードをいた直流-交流変換_を試作、その入出の変換効率をR定したところ、98%咾箸いγ佑鰓uた。これまでのシリコンIGBTとSiCショットキーダイオードの組み合わせによる変換_と比べ、2ポイント以峺屬靴討い襪箸いΑ

図1 菱電機が効率98%咾鮹成したDC-ACコンバータ構成

図1 菱電機が効率98%咾鮹成したDC-ACコンバータ構成


これは陵枦澱咼僖優襪猟称出から、単相の200V、5kWのパワーコンバータ(菱はパワーコンディショナと}んでいる)を作り、その変換効率をh価したもの。通常、ソーラーパネルのパワーコンディショナには、パネルのk陲日陰になるなどして電流がってしまう場合に電圧をjきく採るといったパワートラッキング機Δけているが、今vのh価では、直流から交流を作り出す変換_のみをとした。

今vの基本パワーコンディショナ(またはパワーコンバータ)では、ソーラーパネルからの直流電圧をチョッパv路で圧し、そのあとインバータv路を使い弦Sの交流を作り出す。


図2 効率は98%咾塙發ぁ―儘Z:菱電機

図2 効率は98%咾塙發ぁ―儘Z:菱電機


効率のh価は、スイッチング周S数を18kHzと来のパワーコンディショナと同じXにして行った。SiCのMOSFETにえることで効率が高くなったのは、SiのIGBTで見られる少数キャリヤの蓄積時間がないからである。加えて、出段で弦Sをスムース(平滑)にするためのACリアクトル(コイル)とコンデンサ(キャパシタ)のうち、リアクトル霾の鉄芯の形Xや巻き線を最適化したことも効率向屬陵廾になった。このT果、パワーコンディショナにおける電失は60%以嶌鑿されたとしている。

SiCデバイス霾は、耐圧1200V、定格電流75Aのパワーモジュールにしてプリント基に組み込んだ。この開発はNEDOの委m研|として実施したもの。

新聞報Oでは、SiC MOSFETが今にも量されるような勢いだが、実際はデバイスの量という菘世らはほど遠い。SiCの電子‘暗戲未詫b的にはSiの2倍だが、現実には1/10度しかない。エピタキシャル成長層の屬縫押璽┣祝譴魴狙した最新のプロセスを使って形成した富士電機のSiC MOSFETでさえ、Siの1/5の80cm2/Vsという値にとどまっている。この数Cは富士電機が2011Q1月19〜21日東Bビッグサイトで開かれた、「2vEV・HEV~動システム\術t」で発表したもの。

SiC MOSFETはμが小さいためゲート電圧を屬嘉杜を`いっぱい流すという桔,鬚箸襦そうするとSiCトランジスタは発Xするため冷却を余vなくされ、そのパッケージング\術にしわ寄せがくるようだ。すなわちSiCのパッケージ\術がzになり、プリント基におけるSiデバイスとの互換性がなくなる恐れはある。もっと電流をたくさんとれる本来のトランジスタ性がuられるようになれば無理なく量へ,擦襪海箸砲覆襦SiC MOSFETの本格量は4〜5Q先と見る業c筋はHい。

(2011/01/21)
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