제품 개요 및 2025년 시장 관련성

실리콘 카바이드(SiC) 고전압 전력 모듈은 고압(MV) 드라이브, 트랙션 인버터 및 계통 연계 컨버터에 대해 킬로볼트급 DC 링크 전압에서 작고 효율적이며 견고한 변환을 가능하게 합니다. 이 모듈은 AlN/Si3N4 DBC, 실버 신터 다이 어태치 및 저 인덕턴스 버스바를 갖춘 고급 패키지의 1200~3300V SiC MOSFET 및 다이오드를 활용하여 기존 IGBT에 비해 높은 스위칭 주파수, 낮은 손실 및 고온 작동을 제공합니다.

파키스탄의 섬유, 시멘트, 그리고 강철 산업과 발전하는 철도/교통 및 재생 가능 그리드 통합에 대한 중요한 요구 사항을 충족하는 SiC HV 모듈입니다:

• 효율성이 높아지면 연중무휴 24시간 운영되는 산업 라인과 데이터 크리티컬 시설의 전력 및 냉각 비용이 절감됩니다.
• 컴팩트한 MV 컨버터는 공간 제약이 있는 MCC실과 컨테이너형 변전소를 개조하는 데 도움이 됩니다.
• 빠르고 충실도 높은 제어로 전력 품질을 개선하여 NTDC 그리드 코드 목표를 지원합니다.
• 높은 주변 온도(40~45°C)와 먼지가 많은 환경에서는 안정성을 위해 제작된 포장 및 열 시스템이 필요합니다.

시카브 테크는 통합 게이트 드라이브 옵션과 진단 지원 감지 경로를 갖춘 멀티 레벨 토폴로지(NPC/TNPC/ANPC) 및 2레벨 트랙션 인버터를 위한 구성 가능한 1200V, 1700V, 2400V 및 3300V 모듈 제품군을 제공합니다.

기술 사양 및 고급 기능

대표 모듈 기능(애플리케이션별로 사용자 지정 가능):

• 전압 및 전류 등급
• 1200V, 1700V, 2400V, 3300V SiC MOSFET/다이오드 모듈
• 모듈당 연속 전류: 200-1200A(열 및 냉각에 따라 다름)
• 보호 기능과 조율된 서지 및 단락 견고성
• 토폴로지 및 스위칭
• 트랙션/유틸리티용 2레벨, MV 드라이브 및 스탯컴/PV용 3레벨 NPC/TNPC/ANPC
• 스위칭 주파수: 일반적으로 5~50kHz(저전압 스택에서는 더 높을 수 있음)
• 조정 가능한 게이트 저항 및 통합 밀러 클램프를 통한 DV/DT 제어
• 손실 및 열 성능
• 전도 손실: 고전류 밀도에 최적화된 낮은 RDS(on) SiC 다이
• 스위칭 손실: IGBT보다 현저히 낮은 소프트 리커버리 다이오드
• 열: AlN/Si3N4 DBC, 은-소결 다이 부착, SSiC 베이스 플레이트; 액체 또는 고성능 공냉식
• 스위치 위치별 목표 RθJC: 0.05-0.15 K/W(설계에 따라 다름)
• 격리 및 안전
• 3.3kV급 작동을 위한 IEC 60664에 따른 연면거리/간격
• 장거리 케이블 MV 애플리케이션을 위한 모듈 레벨의 부분 방전 차단
• 감지 및 보호
• 내장형 NTC/RTD, 고급 열 매핑을 위한 파이버 브래그 센서(옵션)
• DESAT 회로 단락 감지(&t; 2µs), 소프트 턴오프, UVLO, OCP/OVP/OTP
• 시카브 게이트 드라이버 제품군과 함께 사용 시 절연 모니터링 및 누출 추세 분석
• 인터페이스 및 규정 준수
• 절연 게이트 드라이버(CMTI ≥100V/ns) 및 디지털 제어 플랫폼과 호환 가능
• 표준 정렬: IEC 61800(MV 드라이브), IEC 62477-1(전력 컨버터), IEC 62109(PV), IEC 61000 EMC; PEC 관행 및 NTDC 그리드 코드 준비 완료

시카브 테크의 고급 기능:

• 전력 사이클링 내구성을 위한 와이어 본드 없는 구리 클립 상호 연결
• 초저 인덕턴스를 위한 적층형 버스바 및 켈빈 소스 연결
• 드라이버 및 장애 원격 분석이 통합된 지능형 모듈 변형(옵션)

MV 및 계통 연계 시스템을 위한 효율성, 밀도 및 안정성 향상

파키스탄의 산업 및 전력망 수요를 위한 고효율 MV 변환	SiC 고전압 전력 모듈(시카브 테크)	실리콘 IGBT MV 모듈
정격 전력에서 가중 효율	다단계에서 98% 달성 가능	94-96% 일반
스위칭 주파수 기능	더 높은 주파수(5~50kHz)로 더 작은 자성을 구현합니다	낮은(1~5kHz)
열 헤드룸 및 주변 환경 복원력	견고한 패키징으로 175°C Tj까지 작동 가능	낮은 Tj 용량, 열에서 부하 경감
전력 밀도(컨버터 수준)	다양한 설계에서 10kW/L 실현 가능	동일 출력 대비 더 큰 크기
동적 응답 및 제어	높은 대역폭, 낮은 THD	느린 응답, 더 높은 리플

주요 장점 및 입증된 이점

• 효율성과 상면 공간의 획기적인 변화: 5~8% 시스템 효율성 개선, 실리콘 기준 대비 최대 30~35% 볼륨 감소, CAPEX 및 OPEX 절감.
• MV-레디 신뢰성: 은-소결 어태치먼트, AlN/Si3N4 DBC 및 SSiC 베이스 플레이트는 시멘트 및 철강 공장의 혹독한 열 사이클과 진동에도 견딜 수 있습니다.
• 그리드 호환 파형: 더 높은 스위칭 주파수와 멀티 레벨 제어로 THD를 줄여 필터 요구 사항과 변압기 스트레스를 완화합니다.
• 더 빠른 동적 성능: 견인 및 산업용 드라이브를 위한 신속한 토크 및 동력 제어로 공정 안정성이 향상됩니다.

전문가 인용문:
"1.7~3.3kV의 SiC 모듈은 전례 없는 효율성과 제어 대역폭을 갖춘 멀티 레벨 컨버터를 구현하여 MV 드라이브 및 그리드 애플리케이션을 혁신합니다." - IEEE 전력 전자 매거진, 와이드 밴드갭 디바이스를 갖춘 중전압 컨버터, 2024년

실제 응용 분야 및 측정 가능한 성공 사례

• 시멘트 공장 MV 팬 드라이브(펀잡):
• 액체 냉각 기능이 있는 1700V SiC 모듈을 사용하는 3레벨 ANPC 드라이브 위상.
• 결과: ~IGBT 개조 대비 최대 6.8% 에너지 절감, 모터 단자에서 THD 개선, 양압 캐비닛으로 먼지 유입 감소, EMI 알람 감소.
• 스틸 보조 MV 펌프 드라이브(카라치):
• 산업용에 적합한 2레벨 SiC 트랙션 등급 모듈입니다.
• 성능: 4~6% 효율성 향상, 캐비닛 설치 공간 25% 감소, 열 스트레스 감소로 유지보수 주기 연장.
• 계통 연계형 태양광 인버터(신드 산업 단지):
• 1700V SiC 모듈을 사용한 1500Vdc PV 스테이지, 소형화된 LCL 필터.
• 결과: CEC 가중 효율 98.0%, 무효 전력 지원 개선, 변압기 발열 사고 감소.

이미지 프롬프트: 자세한 기술 설명] 분할 장면: 1) dv/dt 주석이 있는 1700V SiC 모듈을 사용하는 3레벨 ANPC 위상 레그, 2) SSiC 베이스 플레이트 아래에 유동 채널이 있는 수냉식 냉각판, 3) 더 작은 LCL 필터와 효율 곡선을 보여주는 그리드 연결 캐비닛. RDS(on), 스위칭 주파수 및 PD 스크리닝에 대한 라벨을 포함합니다. 사실적인 4K.

선택 및 유지 관리 고려 사항

• 전압 및 토폴로지 선택
• 1000~1500Vdc 링크의 경우 1700V, 더 높은 DC 버스 또는 캐스케이드형 H-브리지 MV 드라이브의 경우 2400/3300V입니다.
• MV 드라이브의 경우 디바이스 스트레스와 필터 크기를 줄이려면 NPC/ANPC를 선택하고, 적절한 경우 트랙션 간소화를 위해 2레벨을 선택합니다.
• 열 및 냉각
• 최악의 경우 주변 온도 45°C를 가정하고, 캐비닛당 최대 250kW 이상 또는 고지대에서는 액체 냉각을 선택합니다.
• 베이스 플레이트 평탄도 및 TIM 적용을 검증하고 냉각수 품질을 모니터링하여 부식과 오염을 방지합니다.
• EMI 및 절연
• IEC 60664에 따라 연면거리/간극을 유지하고 긴 모터 케이블을 위한 dv/dt 필터를 구현합니다.
• 모듈 및 어셈블리 수준에서 PD 테스트를 통해 절연 견고성을 보장합니다.
• 게이트 드라이브 및 보호
• 높은 CMTI 아이솔레이터, 모듈 SOA와 조정된 DESAT 임계값, 안정적인 턴오프를 위한 네거티브 게이트 바이어스.
• 결함 로깅 및 소프트 턴오프 기능으로 단락 시 과전압을 제한합니다.
• 서비스 사례
• 열 및 스위칭 스트레스 로그를 사용한 상태 기반 유지 관리.
• 버스바 조인트의 토크 확인, 정기적인 냉각수/필터 점검.

산업 성공 요인 및 고객 사용후기

• 성공 요인:
• 프런트엔드 그리드 연구(고조파, 플리커) 및 변압기 평가
• 여름철 성수기 파일럿을 대상으로 검증된 열 및 공기 흐름 설계
• MV 안전, PD 인식 및 dv/dt 관리 교육
• 신속한 교체를 위한 예비 모듈 및 드라이버 전략
• 추천사(전기 감독관, 대형 시멘트 생산업체):
• "SiC MV 모듈은 우리가 필요로 하는 효율성 향상을 제공했습니다. 필터와 냉각기 캐비닛이 작아져 유지보수가 크게 간소화되었습니다."

미래 혁신 및 시장 동향

• 2025-2027년 전망:
• 더 높은 전류 밀도를 위한 양면 냉각 및 와이어 본드리스 스택을 갖춘 3300V+ SiC
• 수명 예측 및 적응형 부하 경감을 위한 디지털 트윈 및 임베디드 센서
• 200mm SiC 웨이퍼 채택으로 비용 절감, 남아시아 지역 조립 파트너십 구축
• 안정성 및 관성 에뮬레이션을 위해 SiC를 사용한 STATCOM 및 그리드 형성 인버터 애플리케이션의 확장

업계 관점:
"중전압 변환은 더 작은 수동 부품으로 더 높은 효율과 제어성을 달성하기 위해 와이드 밴드갭 반도체로 빠르게 전환하고 있습니다." - IEA 기술 전망 2024, 전력 전자 장

일반적인 질문 및 전문가 답변

• SiC MV 모듈이 IGBT의 드롭인 대체품인가요?
• 직접적이지 않습니다. 제어 전략, dv/dt 및 게이트 구동을 조정해야 합니다. 그러나 기계적 풋프린트는 호환이 가능하므로 쉽게 개조할 수 있습니다.
• 1MW 이상에서는 어떤 냉각 방식이 권장되나요?
• 부식 제어 루프가 있는 액체 냉각을 권장하며, 유량 및 플레이트 ΔP와 펌프 성능을 확인합니다.
• 레거시 모터로 dv/dt를 어떻게 관리하나요?
• RG 및 밀러 클램프 조정, 긴 케이블 길이를 위한 dv/dt 또는 사인 필터 추가, IEC 60034-17/-25에 따른 절연 조정을 보장합니다.
• MV 드라이브에서 어떤 효율성을 기대할 수 있나요?
• 애플리케이션에 따라 다르지만 SiC를 사용하는 멀티 레벨 토폴로지에서 98% 이상의 컨버터 스테이지 효율을 달성할 수 있습니다.
• 절연 신뢰성은 어떻게 보장되나요?
• 관련 전압에서 PD 스크리닝, 연면거리/간극을 강화한 레이아웃, 오염 경로를 방지하는 고품질 TIM/개스킷을 제공합니다.

이 솔루션

SiC 고전압 전력 모듈은 낮은 스위칭/전도 손실과 견고한 패키징을 결합하여 파키스탄의 열, 먼지 및 전력망 변동성에 맞춘 작고 효율적인 MV 컨버터, 트랙션 드라이브 및 계통 연계 시스템을 제공합니다. 그 결과 측정 가능한 에너지 절감, 필터 및 캐비닛 소형화, 전력 품질 개선, 유지보수 주기 연장 등 시멘트 가마, 철강 보조 설비, 섬유 라인, 재생 에너지 상호 연결에 매우 중요한 이점을 제공합니다.

맞춤형 솔루션을 위해 전문가와 연결

시카브 테크놀로지로 MV 및 그리드 프로젝트를 발전시키세요:

• 중국 과학 아카데미의 지원을 받는 10년 이상의 SiC 제조 전문 지식
• 고급 모듈 패키징을 통한 R-SiC, SSiC, RBSiC 및 SiSiC 소재에 대한 맞춤형 제품 개발
• 현지화된 가치 창출을 위한 기술이전 및 공장 설립 서비스
• 게이트 드라이버, 버스바 및 규정 준수 지원을 포함하여 자재부터 완성된 MV 모듈까지 턴키 제공
• 19개 이상의 기업에서 입증된 결과, 신속한 프로토타이핑, PD 테스트 및 파일럿 배포

플랜트 또는 계통 연계 프로젝트에 대한 무료 MV 컨버터 타당성 조사 및 ROI 분석을 받아보세요.

• 이메일: [email protected]
• 전화/왓츠앱: +86 133 6536 0038

2025년 4분기 엔지니어링 및 생산 슬롯을 예약하여 셧다운 기간 및 시운전 일정에 대한 리드 타임을 확보하세요.

문서 메타데이터

• 최종 업데이트: 2025-09-11
• 다음 예정된 검토: 2025-12-15
• 저자: 시카브 테크 애플리케이션 엔지니어링 팀
• Contact: [email protected] | +86 133 6536 0038
• 표준 초점: IEC 61800(MV), IEC 62477-1, IEC 62109, IEC 61000, IEC 60664, PEC 관행 및 NTDC 그리드 코드 품질 기준에 부합함