ชุดมาตรฐาน 3 ระดับที่พัฒนาร่วมกัน ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ ความยืดหยุ่นในการออกแบบ และความเป็นมาตรฐานสำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมและพลังงานหมุนเวียน

บริษัท Mitsubishi Electric Corporation และ Semikron Danfoss Elektronik GmbH & Co. KG ได้ร่วมมือกันในด้านอุตสาหกรรมเพื่อพัฒนารูปแบบบรรจุภัณฑ์มาตรฐานใหม่สำหรับโมดูลเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าที่มีวงจร 3 ระดับในตัว โดยการผสมผสานความเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้าของทั้งสองบริษัท มีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงห่วงโซ่คุณค่าการผลิตและเร่งการนำเทคโนโลยีการแปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพมาใช้ เป้าหมายหลักของความร่วมมือเชิงกลยุทธ์นี้คือการสร้างรูปแบบทางกายภาพที่เป็นมาตรฐานซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิมสามารถรวมการออกแบบอินเวอร์เตอร์ของตนเข้าด้วยกันในอุปกรณ์ขับเคลื่อนอุตสาหกรรมและระบบพลังงานหมุนเวียน

การเพิ่มประสิทธิภาพสถาปัตยกรรมระบบและเค้าโครงขั้วต่อ บรรจุภัณฑ์

มาตรฐานนี้ได้รวมองค์ประกอบการออกแบบจากสองแพลตฟอร์มที่มีอยู่แล้ว ได้แก่ บรรจุภัณฑ์แบบ LV100 กำลังสูงของ Mitsubishi Electric และสถาปัตยกรรม SEMITRANS20 ของ Semikron Danfoss โซลูชันทางเทคนิคนี้ทำงานโดยการรวมโทโพโลยีวงจรแบบ T 3 ระดับเข้ากับตัวเรือนโมดูลแบบรวม โทโพโลยีนี้ควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยใช้ระดับศักย์ที่แตกต่างกันสามระดับแทนที่จะเป็นสองระดับ ซึ่งจะสร้างรูปคลื่นแรงดันเอาต์พุตที่ใกล้เคียงกับคลื่นไซน์จริง

ในระดับระบบ ความรับผิดชอบจะถูกแบ่งอย่างเท่าเทียมกันระหว่างพันธมิตร ทั้งสองฝ่ายร่วมกันพัฒนากรอบมาตรฐานทางกายภาพ แต่จะผลิตและทำการตลาดชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของตนเองภายในตัวเรือนที่เข้ากันได้ การออกแบบมีคุณสมบัติการจัดเรียงขั้วไฟฟ้าหลักและขั้วควบคุมเสริมที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งมีโครงสร้างเฉพาะสำหรับการทำงานแบบ 3 ระดับ การกำหนดมาตรฐานของขนาดทางกายภาพ การกำหนดค่าขา และอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้า ทำให้แพลตฟอร์มนี้รับประกันความเข้ากันได้ระหว่างผู้ผลิตต่างๆ และให้ความมั่นคงด้านการจัดหาจากสองแหล่งแก่ผู้บริโภคในภาคอุตสาหกรรม

การเพิ่มประสิทธิภาพและกรณีการใช้งานในอุตสาหกรรม

การใช้งานแพ็คเกจหลายระดับแบบบูรณาการนี้มุ่งเป้าไปที่ระบบขับเคลื่อนอุตสาหกรรมที่มีปริมาณงานสูง อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ และตัวแปลงพลังงานลม สถาปัตยกรรมอินเวอร์เตอร์แบบดั้งเดิมพึ่งพาอย่างมากกับวงจร 2 ระดับแบบเดิม ซึ่งทำให้เกิดการบิดเบือนฮาร์มอนิกสูงขึ้นและการสูญเสียการสวิตช์ที่สูงขึ้นที่ความถี่การทำงานสูง

ด้วยการใช้แพ็คเกจมาตรฐาน 3 ระดับที่จัดตั้งขึ้นใหม่ ระบบต่างๆ จะได้รับประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก โครงสร้างเฉพาะนี้ช่วยลดความเครียดจากการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า (Delta V) ที่เกิดขึ้นกับสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ภายในระหว่างการเปลี่ยนสถานะ ซึ่งช่วยลดการสูญเสียพลังงานในการสวิตช์โดยรวม นอกจากนี้ รูปคลื่นเอาต์พุตที่สะอาดกว่ายังช่วยลดการบิดเบือนฮาร์มอนิก ทำให้ทีมวิศวกรรมสามารถลดขนาดส่วนประกอบตัวกรองรอบข้างที่เกี่ยวข้อง เช่น ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ กลไกทางเทคนิคนี้ทำให้ได้การออกแบบอินเวอร์เตอร์ที่มีขนาดกะทัดรัดสูง เพิ่มเสถียรภาพของกระบวนการ และลดต้นทุนการผลิตโครงสร้าง

แนวคิดพื้นฐานของแพ็คเกจนี้ได้ถูกนำเสนอในงาน Power Conversion Intelligent Motion (PCIM) Europe Expo & Conference ที่เมืองนูเรมเบิร์ก ประเทศเยอรมนี ระหว่างวันที่ 9-11 มิถุนายน 2026 การจัดแสดงนี้ได้ยืนยันการใช้งานจริงของรูปแบบขั้วต่อแบบรวม และเน้นให้เห็นว่าขนาดมาตรฐานสามารถลดความซับซ้อนของการสนับสนุนทางวิศวกรรมระหว่างประเทศและความสามารถในการขยายโครงสร้างพื้นฐานสำหรับตลาดระบบอัตโนมัติทั่วโลกได้อย่างไร

บริบทเพิ่มเติม:

ส่วนนี้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับข้อกำหนดทางเทคนิคและการเปรียบเทียบกับคู่แข่ง ซึ่งไม่ได้รวมอยู่ในประกาศผลิตภัณฑ์ฉบับดั้งเดิม

แพ็คเกจ 3 ระดับมาตรฐานนี้สร้างทางเลือกในการใช้งานที่แตกต่างจากโมดูล IGBT 2 ระดับแบบแยกส่วน และตัวเรือนหลายระดับที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะของผู้ผลิต โมดูล 2 ระดับแบบดั้งเดิมมีความซับซ้อนของเค้าโครงเริ่มต้นต่ำกว่า แต่ต้องการตัวกรองฮาร์มอนิกขนาดใหญ่และหนักเพื่อป้องกันมอเตอร์อุตสาหกรรมปลายทางจากการเสื่อมสภาพของฉนวนที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้ากระชากสูง วงจรหลายระดับแบบ T-type ที่รวมอยู่ในตัวจะบีบอัดการพึ่งพาตัวกรองภายนอกเหล่านี้โดยการแบ่งความเครียดของแรงดันไฟฟ้า ทำให้สมดุลของโหลดไฟฟ้ามีประสิทธิภาพมากขึ้นทั่วทั้งพื้นผิวซิลิคอนภายใน

เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างแบบหลายระดับอื่นๆ เช่น วงจร Neutral Point Clamped (NPC) การกำหนดค่าแบบ T ที่ใช้ในแพ็คเกจนี้แสดงให้เห็นถึงข้อแลกเปลี่ยนด้านประสิทธิภาพที่เฉพาะเจาะจง ในขณะที่วงจร NPC มาตรฐานใช้ไดโอดหนีบเสริมซึ่งเพิ่มจำนวนส่วนประกอบทั้งหมดและการสูญเสียการนำไฟฟ้าที่ความถี่การสวิตช์ต่ำ วงจรแบบ T ใช้สวิตช์แบบสองทิศทางที่เชื่อมต่อโดยตรงกับบัส DC ที่เป็นกลาง การออกแบบนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าสำหรับความถี่การสวิตช์ต่ำถึงปานกลาง ซึ่งพบได้บ่อยในไดรฟ์มอเตอร์อุตสาหกรรม

นอกจากนี้ เมื่อเทียบกับโมดูลพลังงานแบบปิดที่เป็นกรรมสิทธิ์ มาตรฐานแบบเปิดที่พัฒนาร่วมกันนี้ช่วยลดความล้มเหลว ณ จุดเดียวในห่วงโซ่อุปทาน ด้วยการกำหนดโครงร่างทางกายภาพและขนาดของขั้วต่อมาตรฐาน วิศวกรโรงงานสามารถติดตั้งโมดูลของผู้ผลิตรายใดก็ได้ลงในแผ่นฐานเชิงกลและอินเทอร์เฟซไดรเวอร์เกตเดียวกันโดยไม่ต้องออกแบบชุดประกอบอิเล็กทรอนิกส์กำลังอินเวอร์เตอร์หลักใหม่