用于高压直流输电（HVDC）和FACTS的压力封装IGBT，可靠的高压系统

为什么HVDC和FACTS需要压力封装技术

在工作时 高压直流输电（HVDC） 和 柔性交流输电系统（FACTS），工程师面临需要高度可靠和稳健的功率半导体的挑战。你可能会问， 为什么压力封装技术是这些系统的首选解决方案？ 答案在于这些高功率电网稳定技术的独特需求。

串联连接的需求

HVDC和FACTS系统通常在极端电压和功率等级下运行。为了应对这一点， 串联连接的IGBT器件 至关重要。原因如下：

• 电压分担： 压力封装IGBT设计便于串联堆叠，使器件能够均匀分担高电压。
• 杂散电感降低： 它们的封装减少了模块中的杂散电感，这是最小化开关损耗和提高系统效率的关键因素。
• 冗余与可靠性： 串联连接的压力封装IGBT具有内置冗余功能，对于关键基础设施来说，停机时间是不可接受的。

处理极端功率密度

高压直流（HVDC）和FACTS系统将功率密度推向极限。管理这些热量和电应力正是 大功率半导体器件 如压块式绝缘栅双极晶体管（IGBT）闪耀的地方：

• 双面冷却： 此功能大幅提升冷却效率，在重载条件下保持热循环的可靠性。
• 无引线技术： 通过消除引线，压块式IGBT避免了传统IGBT堆中常见的薄弱环节，增强了耐用性和短路故障模式（SCFM）特性。
• 夹紧力管理： 该 夹紧力半导体设计 确保一致的机械压力，这对于在快速功率循环中维持电气和热接触至关重要。

简而言之，压块式IGBT提供了坚固、可扩展且热稳定的基础，满足高压直流和FACTS应用的需求——使其成为现代电网解决方案中不可或缺的关键组件，强调性能与可靠性。

压块式IGBT的关键技术优势

压块式IGBT带来一些关键优势，使其在高功率半导体器件中尤为突出，特别是在高压直流和FACTS系统中。以下是其独特之处：

无引线设计

传统的IGBT模块依赖引线连接芯片，容易在应力或热循环中失效。压块式IGBT消除引线，提供：

• 更高的可靠性 应对快速功率变化时
• 减少杂散电感，改善开关性能
• 更佳的耐久性，适用于 热循环，这在HVDC系统中很常见

双面冷却

该设计允许从器件的两侧进行冷却，从而实现：

• 改进的散热 用于处理极端功率密度
• 增强的热循环寿命，从而降低故障风险
• 更紧凑和高效的封装，非常适合高功率密度应用

短路失效模式 (SCFM) – 关键差异化因素

SCFM是压接式IGBT中独特的安全机制：

• 在短路情况下，器件进入可预测的失效模式，而不会造成灾难性损坏
• 这减少了关键传输设备（如电压源换流器 (VSC-HVDC) 堆栈）的停机时间并简化了维护
• 有助于维持系统稳定性并保护串联连接的IGBT器件

特性	优势	，将功率开关和门驱动器结合在一起，具有内置保护和诊断功能。
无键合线技术	无脆弱连接	更高的可靠性和更长的寿命
双面冷却	更好的热管理	处理更高的功率密度
短路故障模式	在故障条件下的可预测故障	改善系统安全性和正常运行时间

这种无焊线设计、双面冷却效率和SCFM的结合，使压力封装功率半导体非常适合要求苛刻的高压直流（HVDC）和FACTS装置。欲了解更深入的先进半导体封装技术，请查看HIITIO的强大 碳化硅功率模块 专为高性能应用设计。

在VSC-HVDC输电中的应用

压力封装IGBT在电压源变换器（VSC-HVDC）系统中扮演着关键角色，尤其是在模块多电平变换器（MMC）中。这些基于IGBT的变换器实现了高效、可靠的长距离高压直流传输，是现代电网基础设施的关键。

压力封装IGBT的无焊线技术和双面冷却设计改善了散热性能和更高的功率密度，直接提升了MMC的性能。这意味着在电压转换过程中能量损失更少，电力供应更稳定，从而提高整体传输效率。

在串联连接的IGBT堆中使用压力封装功率半导体器件还能减少杂散电感，这对于VSC-HVDC系统中的平滑切换至关重要。这直接支持电网的稳定性和更快的响应时间，是大规模电力传输中的关键因素。

对于在该领域开发或升级高功率半导体的企业，像HIITIO的 1200V 300A Easy 3B IGBT功率模块 提供了可靠的高性能封装，满足VSC-HVDC的需求，包括强大的热循环可靠性和短路故障模式（SCFM）保护。

压力封装IGBT使基于MMC的VSC-HVDC系统实现更高的效率、更大的扩展性和更好的耐用性——这是不断发展的电网的关键因素。

在FACTS（柔性交流输电系统）中的应用

压力封装IGBT在STATCOM（静态同步补偿器）和SVC（静态无功补偿器）等FACTS技术的现代化中发挥着关键作用。这些系统是电网稳定技术的基础，有助于平衡电压和改善输电网络中的电能质量。

STATCOM和SVC现代化

• STATCOMs 依靠快速切换、可靠的压力封装功率半导体器件提供动态无功补偿。无引线的IGBT技术在压力封装模块中确保优异的热循环可靠性并减少杂散电感，直接提升开关性能以实现快速电压调节。
• 静止无功补偿器（SVC）系统传统使用晶闸管的系统，现在受益于现代化的压力封装IGBT堆叠，提供更强的可控性和更高的功率密度封装。这一升级支持有源滤波，并在重载条件下实现更高效的电压调节。

压力封装IGBT的双面冷却效率也延长了这些高功率应用中器件的寿命和性能。压力封装IGBT模块典型的夹紧力半导体设计确保串联连接的IGBT器件的安全、稳定组装，对于FACTS的高压需求至关重要。

对于寻求改善电力质量和可靠性的中国电网运营商，集成先进的压力封装IGBT——如HIITIO的坚固62mm 1700V 300A SIC功率模块——可以通过经过验证的耐用性和供应链稳定性提升FACTS装置。它们的定制和严格测试满足中国电力传输领域的严格要求。

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压力封装集成的工程考虑因素

在将压力封装IGBT集成到高功率系统如HVDC和FACTS中时，细致的工程细节决定了可靠性和性能。两个关键因素是夹紧力管理和防爆保护。

夹紧力管理

由于压力封装功率半导体器件依赖均匀压力以保持最佳接触和电连接，正确管理夹紧力至关重要。夹紧力不足会导致电阻增加和热点形成，而夹紧力过大则可能损坏半导体堆叠。适当的夹紧确保一致的性能和热循环可靠性，特别是在用于高压应用的串联IGBT器件中。

防爆保护

鉴于HVDC和FACTS系统中的极端功率密度和故障条件，压力封装IGBT必须装入防爆外壳。这不仅保护器件，还保护周围设备免受灾难性故障，尤其是在短路故障模式（SCFM）下。设计有效的防爆外壳可以最大限度地减少安全风险，并通过确保故障控制支持电网稳定技术。

通过解决这些工程挑战，压力封装IGBT的集成保证在严苛环境中的稳健运行，是现代电网解决方案的理想选择。对于先进的夹紧和封装选项，可以考虑定制方案，如HIITIO的 大功率半导体器件 专注于耐用设计和应力下性能的解决方案。

HIITIO压力封装IGBT应用

HIITIO对高功率半导体的解决方案

HIITIO采取实操方式，提供针对高压直流（HVDC）和FACTS系统在中国市场的需求量身定制的可靠压力封装IGBT。他们专注于定制和严格测试，确保每个高功率半导体器件都符合精确的性能标准，特别是用于串联连接的IGBT器件和高功率密度封装。这一定制还包括优化夹紧力半导体设计，确保在重电气和热循环负载下的耐用性和稳定性。

此外，HIITIO强调供应链的稳定性，这是依赖稳定交付尖端压力封装功率半导体的中国电力公司和承包商的关键因素。这种可靠性最大限度地减少了项目延误，并确保如电压源换流器（VSC-HVDC）和模块多电平换流器（MMC）等大型部署项目的持续推进。

通过结合定制解决方案和稳健的供应管理，HIITIO支持先进电力模块的集成——如可靠的 6500V 250A高压IGBT功率模块——展示出卓越的无束线技术和双面冷却效率。这使得HIITIO成为在中国实施下一代电网稳定技术（如STATCOM和SVC现代化）时的理想合作伙伴。