三菱电机SiC MOSFET在工业电源中的应用进展
三菱电机自2013年起率先量产第一代碳化硅（SiC）模块，旨在提升工业电源系统的效率，并推动设备小型化与轻量化的发展。随后，公司进一步推出第二代工业级SiC模块，现已实现批量供货。该系列模块涵盖1200V和1700V的额定电压等级，电流范围从300A至1200A，满足不同工业场景的需求。
表1：第二代SiC MOSFET模块型号一览
在产品性能方面，第二代模块表现出显著优势。例如，1200V/400A的FMF400DY-24B模块在相同工况（VCC=600V, Io=200Arms, PF=0.8, Modulation=1, SPWM调制）下，相较于同规格的硅基IGBT模块CM450DY-24T，其整体损耗降低了约70%（见图1）。这一优势意味着散热系统设计可以进一步优化，散热体积得以缩减。此外，若保持相同的结温（见图1中红点），SiC模块的开关频率可提升至原有水平的六倍，达到90kHz，从而实现更平滑的变流器输出波形。
2.1 低损耗特性
SiC器件固有的低导通及开关损耗特性，使其在高频工况下表现优异，有助于提升整体系统效率。
2.2 降低内部杂散电感
为进一步优化SiC模块性能，1200V/600A的FMF600DXE-24BN与1700V/600A的FMF600DXE-34BN模块采用主端子叠层封装（NX封装），将PN极之间的杂散电感由传统封装的17nH降低至9nH（见图2）。此改进不仅加快了开关速度，还有效抑制了浪涌电压，提升了系统稳定性。
图2：NX封装结构的SiC MOSFET模块示意图
应用领域扩展
在铁路交通领域，辅助电源系统（APS）正朝着高频、小型化和轻量化方向发展。通过采用高频变压器替代传统工频变压器，不仅可以缩小设备体积、减轻重量，还能改善输出波形的THD（总谐波失真）并提升系统效率。在典型高频APS拓扑结构中（见图3），从前级三电平DC/DC变换、中间隔离DC/DC变换，到输出端的DC/AC逆变，均可应用SiC器件作为开关元件。
图3：典型高频APS拓扑结构
在数据中心供电系统中，固态变压器（SST）因其模块化设计、灵活控制、高效无功补偿以及对新能源的兼容性，成为未来关键供电设备的发展方向。SST的典型拓扑如图4所示。当采用SiC器件作为核心开关元件时，不仅可提升整体变换效率，还可借助其高频运行能力减小变压器体积，提升系统功率密度。
图4：典型SST拓扑结构