SiC 소자를 이용해 부피와 질량을 40% 낮춘 철도 차량용 인버터

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SiC 소자를 이용해 부피와 질량을 40% 낮춘 철도 차량용 인버터

2012년 6월 5일 (화) 17:40:00 | 지면 발행 ( 2012년 5월호 - 전체 보기 )

㈜히타치제작소는 파워 모듈 소형화와 냉각계 간소화를 기대할 수 있는 차세대 재료인 SiC를 이용해 장치의 소형·경량화와 전력 손실 저감을 모두 만족하는 직류 1500V 가선 대응 철도 차량용 'SiC 하이브리드 인버터'를 개발했다.
'SiC 하이브리드 인버터'는 크기가 기존 히타치 제품보다 약 2/3로 작은 내압 3.3㎸의 SiC 하이브리드 모듈을 사용했다. SiC는 Si와 비교해 내압이 높아 디바이스 두께를 얇게 해 통전 손실과 스위칭 손실을 낮추는 데 효과가 있다. 히타치는 SiC 다이오드와 Si의 IGBT를 조합한 3.3㎸의 SiC 하이브리드 모듈을 개발해 다이오드의 전력 손실뿐 아니라 IGBT의 전력 손실도 저감한다. 인버터에 사용하는 IGBT 모듈의 전력 손실은 전류가 흐를 때 발생하는 통전 손실과 스위칭할 때 발생하는 스위칭 손실로 나뉘는 데, SiC 하이브리드 모듈은 특히 IGBT의 턴 온Turn-on 스위칭 손실과 다이오드 스위칭 손실을 낮추는 데 뛰어나다. 스위칭 시 전자 노이즈가 증대하는 문제점은 히타치의 소프트 게이트 제어 기술을 적용해 해결했다.
한편, ' SiC 하이브리드 인버터'는 가벼운 오일리스Oilless 콘덴서를 채용해 인버터 전체를 경량화하는 데도 성공했다. 그 결과 Si를 이용한 인버터에 비해 부피와 질량을 40%, 전력 손실을 35% 낮췄다.

㈜히타치제작소 www.hitachi.co.jp