ここで、パワーデバイスとは、整流器とインバータ回路のIGBTをさします。
直流電圧が300Vdcの場合を考えてみましょう。スイッチング素子としては、600V定格のIGBTを使用します。
損失を確認するために、インターネットで下記のアドレスにアクセスし、
http://www.mitsubishielectric.co.jp/semiconductors/simulator/index.html
計算ソフトをダウンロードします。

ダウンロードが完了したら、計算ソフトをインストールします。

画面上にアイコンが出来たら、アイコンをクリックして、スタートさせます

左記のような表示が出たら、”2 Level New Design” をクリックします。

 

 

 

左記の表示が出たら、正弦波”Sinusoidal”を使用するので。そのまま右下の”NEXT”をクリックします。

 

 

 

 

左図が表示されたら、中央部にある、”Selected Device”をクリックしてIGBTを選択します。

 

 

 

左図の画面が現れたら、”Current/Voltage”のまえの〇にアイコンを移動させてクリックします。

 

 

左図が現れたら、電流の最小値として300
電圧の最小値として600
電圧の最大値として1200
を入力して、電流範囲、電圧範囲を選択します。

Moduleの□の右端の∨をクリックすると、該当する製品の品名が現れます。


CMはIGBTモジュールを示します。
CMに続く数値は、電流を示します。
―に続く12は600V, 24は1200Vを示します。
まずは、CM300DU-12Fを選択しましょう。

 

 

 

 

 

 

Moduleの□に選択した品名が現れます。

 

 

 

OKをクリックすると、左記のように、標準の計算条件が表示されます

 

 

 

 

100KVA用の計算をするので、
Vcc=300
Io=314.2
PF=1
M=1
Fc=20
Fo=50
Tc=100
とします。
Vcc=300Vで正弦波PWMの場合、線間電圧は、183.7Vacとなります。
出力電力の100kVAから逆算すると通電電流は、314.2Aacとなるので、電流の数値としては、314.2と入力し、単位はArmsを選択します。
PF(力率)は、モータ負荷では無いので、UPS用として1を採用します。
M(変調率)は、正弦波PWMの場合最大で1です。出力電圧を下げる場合は、変調率をそれに合わせて低下させます。
Fc(キャリア周波数)は、可聴周波数を避ける為に20kHzとしました。
Fo(出力周波数)は、50Hzを選択しています。60Hzでも平均損失に影響はありません。
Tc(ケース温度)は、一般的に100℃としています。損失計算に影響はありませんが、接合温度が定格値を超えると、使用条件が適切でないという意味で、エラーメッセージを表示します。
また、品名を替えた場合に計算条件が変わらないよう、”keep condition”の前の□にレ点をいれます。
右下のEXECUTEをクリックすると、

左図のように計算結果が表示されます。
計算の途中で、エラーが発生しますが、無視して構いません。P_Tr1がIGBTの損失で、P_Di1がFRDの損失です。

 

 

 

600V系のIGBTの計算結果を左記に示します。
計算条件は、Vcc=300V,
fc=20kHz,
Pout=100kVAです。
CM400DU-12FHと
CM600DU-12NFHとCM600DY-13Tが
適したデバイスである事になります。

 

 

損失の少ない三つの製品について、バッテリー電圧の依存性を計算すると、左図のようになります。
バッテリー電圧が高いと、出力電力一定の条件では、スイッチング電流が少なくなり、損失が減少します。