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专辑:电力电子设备

专辑:电力电子设备

从支持公共事业的社会基础设施到家电产品,如今电力电子技术在 “创造”“连接”“使用”能源的各种场合已成为关键技术。而且作为在 百万瓦级太阳能等能量生产中实现高效率转换的技术,以及马达驱动等通 过节能实现低碳社会的技术,备受人们关注。富士电机针对可为互联网社 会提供支持的数据中心开发出不间断电源装置(UPS)、各种电动力应用 设备,针对交通与流通的基础设施开发出运用电力电子技术的产品,并提 供给社会。本专辑将就应用 SiC(碳化硅)功率元件快速实现高效化、小 型化和轻量化的电力电子设备,电力电子技术开发过程中的基础技术,以 及面向全球化市场的国际标准对应情况进行介绍。
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[专辑寄语]电力电子设备的专辑寄语

Johann W. Kolar 瑞士联邦理工学院苏黎世校区(ETHZ)教授

电力电子设备的现状与展望

友高 正嗣
随着电力电子技术及其应用产品普及到社会各个领域中,其作为实现节能的方法备受关注。另一方面,电力电子器件所处的环境正逐渐发生巨大变化,例如出现了有望为电力电子器件带来显著进步的SiC功率元件来代替传统硅元件,要求元件能够满足全球化市场的国际标准规格等。富士电机为满足这种多样化的开发需求,适应不断加快的开发速度,而充分运用平台进行产品开发,并利用高级仿真技术改善开发环境。除了开发SiC功率元件应用产品外,富士电机还开发出电力电子器件提供给电动力应用、旋转设备、运输设备、电源设备等各个领域。点击下载

搭载有All-SiC模块的百万瓦级太阳能用PCS“PVI1000 AJ-3/1000”

大岛 雅文 ? 前田 哲也 ? 村津 宏树
近年来,人们对太阳能发电提出了更高的发电性能要求。就太阳能发电核心设备功率调节器(PCS)而言,除实现高效率外,还需保证持续发电的可靠性,降低总成本。富士电机通过搭载由新一代半导体元件SiC(碳化硅)-MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)和SiC-SBD(SchottkyBarrier Diode)组成的All-SiC 模块,开发出高效率的百万瓦级太阳能用PCS。点击下载

面向北美的应用三电平的大容量高效UPS“7000HX-T3U”

川崎 大介 ? 滨田 一平 ? 佐藤 笃司
近年来基于信息通信系统在信息化社会中的发展,数据中心市场不论是在日本国内还是海外均得到增长。对保证系统稳定运行的不间断电源装置(UPS)的需求也不断增加。我们针对北美市场,利用额定电压480V的三电平电力转换电路开发出大容量高效的UPS“7000HX-T3U”。此产品通过使用富士电机独创的AT-NPC三电平IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)模块,实现了最高达97%以上的高效率。而且与传统机型相同,可靠性不断提高,并符合北美的UL 标准和 NEC标准要求。点击下载

应对全球化的通用变频器“FRENIC-HVAC/AQUA系列”和“FRENIC-Ace系列”

河野 博之 ? 三垣  巧 ? 皆见 崇之
近年来,通用变频器需具备的功能趋向多级化,在运用专用控制器及变速驱动装置的领域,对通用变频器进行自定义并运用的实例增多。而且对产品全球化的要求也不断增加。为满足这些需求,富士电机开发出应对全球化的通用变频器“FRENICHVAC/AQUA系列”和“FRENIC-Ace系列”。上述产品标准搭载自定义逻辑功能,拥有多语言支持功能,引进区域码,可支持全球化,并且符合干扰及功能安全等相关国际标准的要求。点击下载

安装SiC 混合模块的690V系列变频器“FRENIC-VG堆栈系列”

佐藤 和久 ? 高野  信 ? 野村 和贵
富士电机在拥有行业最高级别性能的“FRENIC-VG 系列”中准备了690V系列的堆栈型。为了对应在船舶、国外化学成套设备、矿业、水处理设备等行业的大量需求,在690 V系列原有的90~315kW 容量的基础上增加了355~450kW的大容量产品。通过安装低损耗SiC 混合模块,使得产品体积并没有因为容量的增大而变大,将产品的宽度尺寸维持在220mm。而且将多台堆栈并联后,可驱动最大2700kW的多线圈马达,并利用直接并联方式驱动最大1200kW的大容量单线圈马达。点击下载

富士电机的高等级(Top Runner)马达 ―“超高效率马达”的损耗降低技术―

馆  宪弘 ? 鲤渊 博文 ? 高桥 和利
马达是社会生活及产业活动中不可缺少的关键组件,其用电量达到全世界能源消耗的大约40%。因此,马达高效化是世界主要国家需解决的课题,日本根据高等级马达制度从2015年4月开始实施效率限制。富士电机开发的“超高效率马达”通过优化槽形以及采用低损耗电磁钢板等降耗技术满足了效率限制值。该产品实现了高效率和低噪音,并且有助于环保。点击下载

变频器一体型马达

宇津野 良 ? 松井 康平
近年来电动机(马达)的高效化及利用变速系统的节能化得到快速发展。富士电机开发出对马达内置变频器功能的变频器一体型马达。不仅单个马达实现了高效率,利用变频器控制对变速运转进行组合后得到了明显的节能效果,而且通过一体化还实现了小型化。节能效果如下,与效率等级IE1的标准马达相比降低了45%(1923kWh/年),与IE3(GB2)的“超高效率马达”相比降低了43%(1742kWh/年)。点击下载

铁路车辆用电力电子设备的小型化轻量化技术

龙泽 将光 ? 西岛 与贵
近年来,不仅强烈要求铁路车辆上所安装设备及装置中搭载的电力电子设备实现节能,还要求其小型化轻量化。富士电机通过提高冷却技术和设备安装技术,不断满足这些要求。另外绝缘变压器在小型化过程中存在极限,其通过采用高频绝缘电路技术和直流供电方式,并进行最佳设计,从而减少对装置的占有率,实现进一步小型化轻量化。富士电机使用最新技术向日本国内外提供了电力电子设备,例如新干线等铁路车辆用动力系统及辅助电源装置等。点击下载

铁路车辆用门的最新动向与安全性可靠性技术

梅泽幸太郎 ? 寺崎 富雄 ? 稻玉 繁树
富士电机开发出铁路车辆用门的关门装置(线性马达方式、FCPM方式),并使其实现产品化,该关门装置将马达的运动方向用于侧拉门直线动作上从而简化了机构。铁路车辆用门是至关铁路正点运行的重要装置,需确保乘客上下车和车辆行驶安全。因此该装置对安全性、可靠性和功能性的要求较高,而且还要求维护不太频繁。我们利用故障模式影响分析及危险分析对设计时的安全性进行评估,再通过三重反馈控制、外力抑制控制、推回控制等控制技术,满足了以上要求。点击下载

北陆新干线新黑部变电站的铁路功率补偿装置

尾曾  弘 ? 金子 知实 ? 铃木 明夫
富士电机向位于北陆新干线长野与金泽间的新黑部变电站提供的铁路功率补偿装置已经交货。本装置利用长野与金泽两电路间的功率交换对列车行驶时产生的三相不平衡和电压波动进行补偿,并对列车产生的特高压的高次谐波电流进行补偿,由变频器装置及变频变压器等构成。变频器装置使IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)的电流分担均匀化,并开发出功率单元的水冷方式,从而实现了装置的大容量化和小型化。变频变压器通过采用无间隙变压器,实现了低噪音化和高可靠性化。点击下载

港湾及造船厂的多功能岸电设备

宫下  勉 ? 梅泽 一喜 ? 城市  洋
近年来海运业及造船业提出降低环境压力的要求。为此,富士电机开发出多功能岸电设备,其同时具备由商用(所内)系统向船内负载供电的功能与船内发电机负载试验功能。本设备安装在室外,因此我们就方便维护的布置及高效冷却方式进行了研究,将主要装置安放在集装箱房。集装箱房可以多个并联使用,方便实现大容量化。控制功能的特点如下,能够以任意电压和频率向船内负载供电,并可在电阻消耗及电源再生中进行船内发电机的负载试验。点击下载

电力电子设备的仿真技术

松本 宽之 ? 玉手 道雄 ? 吉川  功
对于电力电子设备大功率密度和高效化要求的情况下,将过去分别独立进行的配线结构设计、冷却结构设计、以及EMI(Electromagnetic Interference)设计的各项目来进行协调开发就变得越来越重要。富士电机正致力于利用元件仿真模型技术的协调开发。利用该模型进行仿真,可正确掌握整机安装时的开关特性,并运用于各设计。在设计阶段可以高精度地估测部件温度及电磁干扰流出,因此能够缩短冷却结构及EMI 滤波器的开发时间。点击下载
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