Visión general del producto y relevancia para el mercado en 2025

Los módulos de alimentación de alta tensión de carburo de silicio (SiC) permiten una conversión compacta, eficiente y robusta a tensiones de enlace de CC de kilovoltios para accionamientos de media tensión (MT), inversores de tracción y convertidores conectados a la red. Aprovechando los MOSFET y diodos de SiC de 1200-3300 V en encapsulados avanzados con DBC de AlN/Si3N4, fijación de la matriz mediante sinterización de plata y barras colectoras de baja inductancia, estos módulos ofrecen una alta frecuencia de conmutación, menores pérdidas y un funcionamiento a altas temperaturas en comparación con los IGBT tradicionales.

Para los sectores textil, cementero y siderúrgico y la integración en la red de ferrocarriles/tránsito y energías renovables del país, los módulos de alta tensión de SiC cubren necesidades críticas:

• Una mayor eficiencia reduce los costes de energía y refrigeración en líneas industriales e instalaciones de datos críticos que funcionan 24 horas al día, 7 días a la semana.
• Los convertidores de MT compactos ayudan a reequipar salas de CCM y subestaciones en contenedores con limitaciones de espacio.
• Un control rápido y de alta fidelidad mejora la calidad de la energía, apoyando los objetivos del NTDC Grid Code.
• Las temperaturas ambiente elevadas (40-45 °C) y las condiciones de polvo exigen sistemas de embalaje y térmicos construidos para ofrecer fiabilidad.

Sicarb Tech ofrece familias de módulos configurables de 1200 V, 1700 V, 2400 V y 3300 V para topologías multinivel (NPC/TNPC/ANPC) e inversores de tracción de 2 niveles, con opciones de accionamiento de puerta integradas y rutas de detección listas para diagnóstico.

Especificaciones técnicas y funciones avanzadas

Capacidades representativas de los módulos (personalizables según la aplicación):

• Clases de tensión y corriente
• módulos MOSFET/diodos SiC de 1200 V, 1700 V, 2400 V, 3300 V
• Corriente continua por módulo 200-1200 A (depende de la temperatura y la refrigeración)
• Protección coordinada contra sobretensiones y cortocircuitos
• Topologías y conmutación
• 2 niveles para tracción/utilidad; 3 niveles NPC/TNPC/ANPC para accionamientos de MT y STATCOM/PV
• Frecuencia de conmutación: 5-50 kHz típica (mayor posible en pilas de menor voltaje)
• control dv/dt mediante resistencia de puerta ajustable y pinza Miller integrada
• Pérdidas y rendimiento térmico
• Pérdida de conducción: matrices de SiC de bajo RDS(on) optimizadas para alta densidad de corriente
• Pérdidas de conmutación: significativamente inferiores a las de los IGBT; diodos de recuperación suave
• Térmico: DBC de AlN/Si3N4, fijación de la matriz mediante sinterización de plata, placas base de SSiC; refrigeración líquida o por aire de alto rendimiento
• Objetivo RθJC por posición del interruptor: 0.05-0,15 K/W (en función del diseño)
• Aislamiento y seguridad
• Creepage/clearance según IEC 60664 para funcionamiento de clase 3,3 kV
• Apantallamiento de descargas parciales a nivel de módulo para aplicaciones de MT con cables largos
• Detección y protección
• NTC/RTD integrado; sensores Bragg de fibra opcionales para cartografía térmica avanzada
• Detección de cortocircuito DESAT (<2 µs), apagado suave, UVLO, OCP/OVP/OTP
• Supervisión del aislamiento y tendencias de fugas cuando se utiliza con el conjunto de controladores de puerta Sicarb
• Interfaces y cumplimiento
• Compatible con controladores de puerta aislados (CMTI ≥100 V/ns) y plataformas de control digital
• Adaptación a las normas: IEC 61800 (accionamientos de MT), IEC 62477-1 (convertidores de potencia), IEC 62109 (fotovoltaica), IEC 61000 EMC; prácticas PEC y NTDC Grid Code listos

Características avanzadas de Sicarb Tech:

• Interconexiones de clip de cobre sin hilos para una mayor durabilidad de los ciclos de potencia
• Barras conductoras laminadas y conexiones de fuente Kelvin para inductancia ultrabaja
• Variante opcional de módulo inteligente con controladores integrados y telemetría de averías

Aumento de la eficiencia, la densidad y la fiabilidad de los sistemas de MT y conectados a la red

Conversión de MT de alta eficiencia para las necesidades industriales y de red de Pakistán	Módulos de alimentación de alto voltaje SiC (Sicarb Tech)	Módulos IGBT MV de silicio
Rendimiento ponderado a potencia nominal	>98% alcanzable en multinivel	94-96% típico
Capacidad de frecuencia de conmutación	Mayor (5-50 kHz) que permite imanes más pequeños	Inferior (1-5 kHz)
Capacidad térmica y resistencia ambiental	Operable hasta 175°C Tj con embalaje robusto	Menor capacidad de Tj, reducción de potencia al calor
Densidad de potencia (a nivel de convertidor)	10 kW/L factible en muchos diseños	Más grande para la misma potencia
Respuesta dinámica y control	Gran ancho de banda, menor THD	Respuesta más lenta, mayor ondulación

Ventajas clave y beneficios probados

• Cambio radical en eficiencia y huella: mejora de la eficiencia del sistema en un 5-8%; reducción del volumen de hasta un 30-35% frente a las líneas de base de silicio, lo que reduce los gastos de capital y operativos.
• Fiabilidad lista para MT: Las placas base de Silver-sinter attach, AlN/Si3N4 DBC y SSiC resisten los duros ciclos térmicos y las vibraciones de las plantas cementeras y siderúrgicas.
• Formas de onda compatibles con la red: La mayor frecuencia de conmutación y el control multinivel reducen la THD, aliviando los requisitos de filtrado y la tensión del transformador.
• Rendimiento dinámico más rápido: Rápido control de par y potencia para tracción y accionamientos industriales, mejorando la estabilidad del proceso.

Cita de un experto:
"Los módulos de SiC a 1,7-3,3 kV permiten convertidores multinivel con una eficiencia y un ancho de banda de control sin precedentes, transformando las aplicaciones de accionamiento de MT y de red" - Revista IEEE Power Electronics, Convertidores de media tensión con dispositivos de banda ancha, 2024

Aplicaciones reales e historias de éxito mensurables

• Accionamiento del ventilador de media tensión de una fábrica de cemento (Punjab):
• fase de accionamiento ANPC de 3 niveles que utiliza módulos SiC de 1700 V con refrigeración líquida.
• Resultados: ~6,8% de reducción de energía frente a la instalación de IGBT; mejora de la THD en los terminales del motor; reducción de la entrada de polvo en el armario de presión positiva; menos alarmas EMI.
• Accionamiento auxiliar de bomba de MT de acero (Karachi):
• módulos SiC de tracción de 2 niveles adaptados al uso industrial.
• Rendimiento: aumento de la eficiencia del 4-6%; reducción de la superficie ocupada por el armario en un 25%; intervalos de mantenimiento más largos gracias a un menor estrés térmico.
• Inversor fotovoltaico conectado a la red (polígono industrial de Sindh):
• etapa fotovoltaica de 1500 Vcc con módulos SiC de 1700 V; filtro LCL de tamaño reducido.
• Resultados: Eficiencia ponderada por la CEC del 98,0%; mejora del soporte de potencia reactiva; disminución de los incidentes de calentamiento del transformador.

【Indicación de imagen: descripción técnica detallada】 Escena dividida: 1) Pata de fase ANPC de 3 niveles utilizando módulos SiC de 1700 V con anotaciones dv/dt; 2) Placa fría refrigerada por líquido con canales de flujo bajo placa base SSiC; 3) Armario de rejilla mostrando filtro LCL más pequeño y curva de eficiencia. Incluye etiquetas para RDS(on), frecuencia de conmutación y apantallamiento PD. Fotorrealista, 4K.

Selección y mantenimiento

• Selección de tensión y topología
• 1700 V para enlaces de 1000-1500 Vcc; 2400/3300 V para buses de CC superiores o accionamientos de MT con puente en H en cascada.
• Elija NPC/ANPC para los accionamientos de MT a fin de reducir la tensión del dispositivo y el tamaño de los filtros; 2 niveles para simplificar la tracción cuando proceda.
• Térmica y refrigeración
• En el peor de los casos, la temperatura ambiente es de 45°C; seleccione refrigeración líquida por encima de ~250 kW por armario o en emplazamientos de gran altitud.
• Validar la planitud de la placa base y la aplicación de TIM; controlar la calidad del refrigerante para evitar la corrosión y las incrustaciones.
• EMI y aislamiento
• Mantenga la fluencia/distancia según IEC 60664; aplique filtros dv/dt para cables de motor largos.
• Pruebas de DP a nivel de módulo y ensamblaje para garantizar la solidez del aislamiento.
• Control y protección de puerta
• Aisladores de alto CMTI, umbrales DESAT coordinados con la SOA del módulo, polarización negativa de la puerta para una desconexión fiable.
• Registro de fallos y desconexión suave para limitar la sobretensión durante los cortocircuitos.
• Prácticas de servicio
• Mantenimiento basado en el estado utilizando registros de tensión térmica y de conmutación.
• Verificación del par de apriete de las uniones de las barras colectoras; comprobaciones programadas del refrigerante/filtro.

Factores de éxito del sector y testimonios de clientes

• Factores de éxito:
• Estudio frontal de la red (armónicos, flicker) y evaluación de transformadores
• Diseño térmico y de flujo de aire validado en pilotos de verano punta
• Formación sobre seguridad de la MT, concienciación sobre la EP y gestión de la VD/TD
• Estrategia de módulos y controladores de repuesto para una sustitución rápida
• Testimonio (Superintendente eléctrico, gran cementera):
• "Los módulos SiC MV nos proporcionaron el aumento de eficiencia que necesitábamos. Los armarios más pequeños para filtros y refrigeradores han simplificado mucho el mantenimiento"

Futuras innovaciones y tendencias del mercado

• Perspectivas 2025–2027:
• 3300 V+ SiC con refrigeración de doble cara y pilas sin hilos para una mayor densidad de corriente
• Gemelos digitales y sensores integrados para la predicción de la vida útil y la reducción de potencia adaptativa
• la adopción de obleas de SiC de 200 mm abarata los costes; asociaciones regionales de ensamblaje en el sur de Asia
• Ampliación de las aplicaciones de STATCOM e inversores formadores de red con SiC para estabilidad y emulación de inercia

Perspectiva de la industria:
"La conversión de media tensión está pivotando rápidamente hacia los semiconductores de banda ancha para lograr una mayor eficiencia y controlabilidad con componentes pasivos más pequeños" - IEA Technology Perspectives 2024, capítulo sobre electrónica de potencia

Preguntas frecuentes y respuestas de expertos

• ¿Sustituyen los módulos SiC MV a los IGBT?
• No directamente. Hay que adaptar la estrategia de control, dv/dt y accionamiento de la puerta. Sin embargo, las huellas mecánicas pueden hacerse compatibles, facilitando las adaptaciones.
• ¿Qué método de refrigeración se recomienda por encima de 1 MW?
• Se recomienda la refrigeración líquida con lazos controlados por corrosión; verifique los caudales y la ΔP de la placa frente a la capacidad de la bomba.
• ¿Cómo se gestiona el dv/dt con motores antiguos?
• Ajuste la abrazadera RG y Miller; añada filtros dv/dt o sinusoidales para tramos de cable largos; asegúrese de la coordinación del aislamiento según IEC 60034-17/-25.
• ¿Qué eficiencias podemos esperar de las unidades de MT?
• Depende de la aplicación, pero en topologías multinivel con SiC se puede alcanzar una eficiencia de la etapa de convertidor superior al 98%.
• ¿Cómo se garantiza la fiabilidad del aislamiento?
• Apantallamiento de descargas parciales a tensiones relevantes, disposición con fluencia/soltura reforzada y TIMs/juntas de calidad para evitar vías de contaminación.

Por qué esta solución es adecuada para sus operaciones

Los módulos de alimentación de alto voltaje de SiC combinan bajas pérdidas de conmutación/conducción con un robusto embalaje para ofrecer convertidores de MT, accionamientos de tracción y sistemas conectados a la red compactos y eficientes, adaptados al calor, el polvo y la variabilidad de la red de Pakistán. El resultado es un ahorro de energía cuantificable, filtros y armarios más pequeños, una mejora de la calidad de la energía e intervalos de mantenimiento más largos: ventajas críticas para hornos de cemento, auxiliares del acero, líneas textiles e interconexiones renovables.

Conecte con especialistas para soluciones personalizadas

Haga avanzar sus proyectos de MT y red con Sicarb Tech:

• Más de 10 años de experiencia en fabricación de SiC con el respaldo de la Academia de Ciencias de China
• Desarrollo de productos personalizados en materiales R-SiC, SSiC, RBSiC y SiSiC con embalaje de módulos avanzados
• Servicios de transferencia de tecnología y establecimiento de fábricas para la creación de valor localizado
• Entrega llave en mano, desde los materiales hasta los módulos de MT acabados, incluidos los controladores de puerta, las barras colectoras y la asistencia para el cumplimiento de la normativa
• Resultados probados con más de 19 empresas; creación rápida de prototipos, pruebas de DP e implantaciones piloto

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Metadatos del artículo

• Última actualización: 2025-09-11
• Próxima revisión programada: 2025-12-15
• Autor: Equipo de ingeniería de aplicaciones de Sicarb Tech
• Contact: [email protected] | +86 133 6536 0038
• Enfoque normativo: IEC 61800 (MT), IEC 62477-1, IEC 62109, IEC 61000, IEC 60664; alineado con las prácticas PEC y los criterios de calidad del NTDC Grid Code