Mitsubishi Electric et Semikron Danfoss développent un nouveau module de puissance

Mitsubishi Electric Corporation et Semikron Danfoss Elektronik GmbH & Co. KG ont conclu un partenariat industriel afin de développer conjointement un nouveau boîtier standard pour les modules de semi-conducteurs de puissance dotés de circuits intégrés à 3 niveaux. En combinant leurs expertises respectives en ingénierie dans la fabrication de l'électronique de puissance, les deux entreprises visent à optimiser les chaînes de valeur de fabrication et à accélérer l'adoption de technologies de conversion économes en énergie. L'objectif principal de cette collaboration stratégique est d'établir une configuration physique standardisée permettant aux fabricants d'équipements d'origine d'unifier la conception de leurs onduleurs pour les équipements d'entraînement industriels et les systèmes d'énergie renouvelable.

Architecture du système et optimisation de la configuration des bornes
Le boîtier standardisé fusionne des éléments de conception issus de deux plateformes existantes : le boîtier haute puissance de type LV100 de Mitsubishi Electric et l'architecture SEMITRANS20 de Semikron Danfoss. La solution technique fonctionne en intégrant une topologie de circuit de type T à 3 niveaux directement dans un boîtier de module unifié. Cette topologie contrôle la tension du courant continu en utilisant trois niveaux de potentiel distincts plutôt que deux, ce qui produit une forme d'onde de tension de sortie qui s'approche étroitement d'une onde sinusoïdale pure.

Au niveau du système, les responsabilités sont partagées également entre les partenaires ; les deux entités ont co-développé le cadre de standardisation physique, mais fabriqueront et commercialiseront indépendamment leurs propres puces à semi-conducteurs propriétaires au sein du boîtier compatible. La conception présente une disposition optimisée des bornes d'électrodes principales et des bornes de commande auxiliaires structurées explicitement pour les opérations à 3 niveaux. En standardisant l'empreinte physique, les configurations de brochage et les interfaces électriques, la plateforme garantit la compatibilité entre les fabricants, offrant ainsi aux consommateurs industriels une sécurité d'approvisionnement par double source.

Améliorations de l'efficacité et cas d'utilisation industrielle
Le déploiement de ce boîtier multiniveau intégré cible directement les systèmes d'entraînement industriels à haut débit, les onduleurs solaires à l'échelle du réseau et les convertisseurs d'énergie éolienne. Les architectures d'onduleurs traditionnelles reposent fortement sur des circuits conventionnels à 2 niveaux, qui introduisent une distorsion harmonique plus élevée et des pertes de commutation élevées aux fréquences de fonctionnement élevées.

En utilisant le nouveau boîtier standard à 3 niveaux, les systèmes réalisent des gains d'efficacité significatifs en matière de conversion de puissance. La topologie spécialisée réduit la contrainte de saut de tension (Delta V) subie par les commutateurs à semi-conducteurs internes lors des transitions d'état, ce qui abaisse les pertes d'énergie de commutation globales. De plus, la forme d'onde de sortie plus propre minimise la distorsion harmonique, permettant aux équipes d'ingénierie de réduire la taille des composants de filtrage périphériques associés, tels que les inductances et les condensateurs. Ce mécanisme technique permet d'obtenir des conceptions d'onduleurs hautement compactes, d'améliorer la stabilité des processus et de réduire los coûts structurels de fabrication.

Le concept de boîtier sous-jacent a été exposé au salon et conférence Power Conversion Intelligent Motion (PCIM) Europe à Nuremberg, en Allemagne, du 9 au 11 juin 2026. Cette exposition a validé l'application en conditions réelles de la disposition unifiée des bornes et a mis en évidence la manière dont des dimensions standardisées peuvent simplifier le support technique international et la configurabilité des infrastructures pour les marchés mondiaux de l'automatisation.

Contexte supplémentaire :
Cette section détaille les spécifications techniques et le benchmarking concurrentiel non inclus dans l'annonce initiale du produit.

Le boîtier standardisé à 3 niveaux établit une alternative opérationnelle distincte aux modules IGBT autonomes à 2 niveaux et aux boîtiers multiniveaux propriétaires spécifiques à chaque fabricant. Les modules traditionnels à 2 niveaux présentent une complexité de configuration initiale plus faible, mais nécessitent des filtres harmoniques grands et lourds pour protéger les moteurs industriels en aval contre la dégradation de l'isolation causée par des pics de tension élevés. Le circuit multiniveau intégré de type T comprime ces dépendances aux filtres externes en divisant la contrainte de tension, équilibrant les charges électriques mais efficacement sur le substrat de silicium interne.

Lorsqu'elle est évaluée par rapport à d'autres topologies multiniveaux, telles que les circuits Neutral Point Clamped (NPC), la configuration de type T utilisée dans ce boîtier présente des compromis de performance spécifiques. Alors que les circuits NPC standards utilisent des diodes de calage auxiliaires qui augmentent le nombre total de composants et les pertes de conduction aux fréquences de commutation plus basses, la variante de type T utilise un commutateur bidirectionnel connecté directement au bus CC neutre. Ce choix de conception optimise l'efficacité de conduction pour les fréquences de commutation basses à moyennes, qui sont très répandues dans les entraînements de moteurs industriels.

De plus, par rapport aux modules de puissance propriétaires à écosystème fermé, cette norme ouverte co-développée atténue les défaillances de point unique dans la chaîne d'approvisionnement. En établissant un contour physique et une empreinte de bornes standards, les ingénieurs d'usine peuvent insérer le module de l'un ou l'autre fabricant directement dans la même plaque de base mécanique et la même interface de pilote de grille sans redessiner l'ensemble électronique de puissance de l'onduleur central.

Édité par Natania Lyngdoh, rédactrice d’Induportals, avec l’assistance de l’IA.

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