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オムロン、SiC型の次世代パワコンを開発 体積・電力損失が半分に

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オムロン、SiC型の次世代パワコンを開発 体積・電力損失が半分に

オムロン(京都府)は、次世代パワー半導体素子のSiC(シリコンカーバイト)を用いた「次世代型ALL-SiCパワーコンディショナ」を開発した。同製品は、同社従来機種(屋外タイプ)に比べて、体積・電力損失ともに1/2を達成。製品化時に求められる熱・ノイズ試験をクリアし、かつJET(電気安全環境研究所)認証相当レベルまで検証済で、実製品に近い形での開発完了は業界で初めて。出力容量は5.5kW。

半導体素子SiCが適正価格になればすぐに市場投入が可能で、屋内外の住宅向け、低圧ミドル市場向け、さらには沿岸部などの塩害地域向けなどの市場動向に応じ、2015年度中の販売を目指す。なお、同開発機は2月26日より東京ビッグサイトで開催される「国際スマートグリッドEXPO展」に出品される。

今回開発された次世代パワコンの最大の特徴は、パワコンのダイオード部だけでなく、スイッチング部にもSiCを採用したALL-SiC型である点と、研究開発や試作機レベルではなく、製品化を見据え原価コストを抑えて開発した点。これらの開発成果を用いれば、同社従来品の屋外パワコンKP55Mの筐体そのままで、出力容量を約2倍の9.9kWに変更することも可能。また、放熱構造の改善による密閉式のため、これまで屋内で制限されていた湿度の高い場所等にも導入でき、設置場所を選ばない。

その他の特徴は以下の通り。

新デバイス

パワコンの昇圧回路とインバータ回路のダイオード部だけでなく、インバータ回路のスイッチング部にもSiCを採用。従来のパワコンのスイッチング部は、スイッチング素子を内蔵したパワーモジュール(組立品)を搭載する場合が多いが、今回はディスクリート品(部品レベル)を使用することで原価コストを抑え、高効率化との両立を実現している。また、スイッチング周波数の高周波化を行い、リアクトルなどの周辺部品を小型化。この高周波化により不快な動作音も可聴域をはるかに超え、人間の耳には全く聞こえない静音設計も実現した。

新部品

リアクトルで使われるコア材(磁性体)は、効率・コストの両立を意識した低損失のコア材料を採用した。

新主回路方式

昇圧回路にインターリーブ方式、インバータ回路に3レベルインバータ方式を採用することにより、さらなる小型・高効率化を実現。また、パワー回路系基板の1枚化を実現し、不要な配線損失の削減を実現するとともに組立コストも最小化した。

新放熱構造

同社では初めてベース部のアルミダイキャスト化を採用し、高効率な放熱性を実現した。

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