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2016年2月29日
業界トップクラスの変換効率! SiCモジュール搭載絶縁型PCSを開発
当社は、このほど新開発SiCパワーモジュール※2を搭載し、業界トップクラスの変換効率97.5%以上※1を実現したSOFC(固形酸化物形燃料電池)用20kW絶縁型パワーコンディショナを開発し、日立造船様に納入しました。
※1:定置用小型燃料電池システム 系統連系保護装置等の個別試験方法 JET GR0003-3-6.0(2015) 定常試験回路による。
[開発の背景]
近年、国内でのエネルギーの安定供給と地球温暖化対策に貢献するクリーンエネルギーが注目され、エネルギーを利活用する、さまざまな高効率化への技術開発が進められています。
このような環境の中、当社においては、新開発のSiCパワーモジュールの採用に加え、従来の燃料電池用(中容量)パワーコンディショナの様々な課題を解決することで、業界トップクラスの変換効率97.5%超の絶縁型パワーコンディショナを開発しました。
[開発の特長]
①「新開発SiC※2モジュールを採用」
昇圧チョッパー回路、インバータ回路にはパナソニック株式会社((以下、パナソニック社)と共同開発中の次世代高効率スイッチングデバイスであるSiC MOSFETパワーモジュールを採用。SiCデバイスは定常損失、スイッチング損失共に従来のIGBTに比べ大幅に小さく、電力変換の高効率化を実現しました。
②「高効率なアモルファス絶縁トランスを採用」
産業・業務用途のパワーコンディショナには、安全性・電源品質面より絶縁トランスを設けることがより良いとされ、200V、400Vなど系統電圧にも変圧比の変更にて容易に対応可能となります。今回、高効率なアモルファスコアを使用した絶縁トランスを新規に開発することで、エネルギー損失の大きな削減(変圧器の損失を従来比64%減)を実現しました。
③「更なる高効率化に向けた様々な技術を導入」
・昇圧回路の同期整流化
・入力電圧に連動した昇圧バイパス回路の採用
・インバータ変調率の一定化
[新開発SiCパワーモジュール ※2]
パナソニック社のSiC(炭化ケイ素)パワーMOSFET技術と当社のパワーモジュール製造技術を融合した高効率かつ業界最小※3のSiC MOSFETモジュールです。
SiCパワーデバイスは、従来のSi(シリコン)パワーデバイスでは成し得なかった低損失動作が可能。電力変換用途での省エネルギー化のキーデバイスとして注目されています。
当社ではパナソニック社が開発した低損失かつダイオード機能を素子に内蔵したDioMOS(Diode integrated MOSFET)と、両面はんだ接合とトランスファーモールド工法を融合させた新開発パッケージ「Techno Block」(テクノブロック)で高効率、小型、長期信頼性を兼ね備えたSiCパワーモジュールを実現。搭載する機器の設計自由度、信頼性を向上します。
用途としては高効率化が要求される発電用パワーコンディショナや鉄道用補助電源など。
Techno Blockは当社の商標です。
※2:2015年3月4日 既プレスリリース「業界最小 低損失のSiCパワーモジュールを共同開発」
※3:耐圧1200Vのパワーモジュールとして。2015年3月4日現在、当社調べ。
[納入概要]
1. 受注先・納入場所 :日立造船株式会社
2. 納入機器 :SOFC(固形酸化物形燃料電池)用パワーコンディショナ
3. 製作工場 :当社 滋賀工場 (滋賀県守山市勝部町452-1)
NEDO助成事業「固体酸化物形燃料電池等実用化推進技術開発」の一環としての開発依頼品です。
[仕様概要]
・直流入力:入力電圧範囲 0～720V
・系統条件:三相3線式 202V 50/60Hz
・交流出力:定格出力容量 20kW
最大変換効率 97.5%以上
[今後の展望]
今回開発した燃料電池用パワーコンディショナに加え、新エネルギー社会の実現に向け、エネルギーを高効率に『創る・蓄える・省く』、『評価する』製品開発に一層注力してまいります。
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