【導讀】電力電子設備*1能高效地轉換和控製電力，其作為解決環境和能源問題的關鍵技術之一正受到廣泛的關注。ModCap™ 是TDK開發的一係列電力電子電容器，用於鐵路和可再生能源係統，可實現前所未有的創新解決方案。

隨著人們對環境問題的日益關注，從卡車過渡到能夠進行大規模運輸的鐵路和船舶的貨物運輸“形態轉換”已成為外界關注的焦點。特別是鐵路，其每單位運輸的 CO₂ 排放量最低
，可以說是最環保的運輸模式。隨著新興國家的經濟增長，人們對於運輸的需求不斷增加，對鐵路的期望也越來越高。

下圖比較了日本國內客運和貨運每單位運輸的二氧化碳排放量。（效率指標）

圖1 來源：日本國土交通省觀光廳

在注重環保的時代，人們期望軌道車輛能比過去節約更多的能源。實現這一目標的關鍵就是發展能夠利用功率半導體*2 來lai控kong製zhi和he轉zhuan換huan電dian力li的de電dian子zi技ji術shu。用yong電dian時shi，部bu分fen能neng量liang會hui不bu可ke避bi免mian地di轉zhuan換huan為wei熱re。這zhe部bu分fen被bei浪lang費fei的de能neng源yuan稱cheng為wei功gong率lv損sun耗hao，因yin此ci盡jin可ke能neng地di降jiang低di功gong率lv損sun耗hao有you助zhu於yu提ti高gao能neng源yuan使shi用yong效xiao率lv。軌gui道dao車che輛liang中zhong的de電dian力li電dian子zi設she備bei具ju體ti是shi指zhi用yong來lai控kong製zhi電dian機ji的de逆ni變bian器qi和he其qi他ta設she備bei。逆ni變bian器qi中zhong的de功gong率lv半ban導dao體ti將jiang直zhi流liu電dian轉zhuan換huan為wei交jiao流liu電dian，從cong而er控kong製zhi電dian機ji的de旋xuan轉zhuan，使shi其qi有you助zhu於yu減jian少shao功gong率lv損sun耗hao。逆ni變bian器qi中zhong的de電dian容rong器qi通tong過guo平ping滑hua直zhi流liu電dian流liu將jiang直zhi流liu電dian轉zhuan換huan為wei交jiao流liu電dian從cong而er對dui電dian源yuan轉zhuan換huan過guo程cheng提ti供gong支zhi持chi。

首先將輸入的交流電（固定頻率）zhuanhuanweizhiliudian。shiyongdianrongqijiangdianyatiaojiedaoyigehengdingdeshuiping，ranhouyongnibianqijiangqizhuanhuiweijiaoliudian。gonglvbandaotizainibianqidianluneibuwanchengcongzhiliudiandaojiaoliudiandezhuanhuan。

圖2

盡管市麵上有很多種功率半導體，IGBT*3 rengranshimuqianyongyukongzhidianlidezhuliushebei。youyuqijuyougaopinkaiguangongneng，bujinkeyizuidaxiandudijiangdigonglvsunhao，qienaigaoya
，feichangshihezaidadianliuhuanjingxiashiyong。raner

，jiudianlidianzishebeidezhengtifazhanlaikan，jinguan IGBT 和其他功率半導體的性能有所提升，與其配套使用的電容器*4 的性能升級也是一個關鍵問題。

電(dian)力(li)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)尤(you)其(qi)需(xu)要(yao)小(xiao)巧(qiao)輕(qing)便(bian)，從(cong)而(er)節(jie)省(sheng)軌(gui)道(dao)車(che)輛(liang)上(shang)的(de)空(kong)間(jian)
，同(tong)時(shi)還(hai)要(yao)足(zu)夠(gou)可(ke)靠(kao)和(he)耐(nai)用(yong)才(cai)能(neng)承(cheng)受(shou)振(zhen)動(dong)和(he)惡(e)劣(lie)的(de)溫(wen)度(du)環(huan)境(jing)。鑒(jian)於(yu)大(da)型(xing)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)係(xi)統(tong)的(de)性(xing)質(zhi)，一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)
，軌(gui)道(dao)車(che)輛(liang)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)每(mei)次(ci)都(dou)是(shi)根(gen)據(ju)客(ke)戶(hu)的(de)規(gui)格(ge)來(lai)設(she)計(ji)和(he)製(zhi)造(zao)的(de)。但(dan)是(shi)，定(ding)製(zhi)產(chan)品(pin)需(xu)要(yao)更(geng)長(chang)的(de)開(kai)發(fa)時(shi)間(jian)
，這(zhe)也(ye)導(dao)致(zhi)成(cheng)本(ben)更(geng)加(jia)高(gao)昂(ang)。

ModCap 是由TDK開發的、用來補充 IGBT 的一係列電力電子電容器。它打破了行業規範，率先成功實現了標準化和模塊化。有三個主要特點使該產品脫穎而出。

首先是通過使用最新、最先進的電容器設計規則，以及優化 ModCap 和半導體之間的機械耦合，實現了尺寸和重量的雙減。ModCap 使用矩形塑料外殼替代了傳統的 MKK 定製解決方案
，最大程度地縮小體積，減輕重量並提高了能量密度。這有助於縮小鐵路電力係統的整體尺寸。

其次是擁有卓越的可靠性和耐用性。能夠耐受高達 90°C 的熱點溫度（內部操作溫度最高的點），而過去的極限溫度是 85°C。它還達到了鐵路防火和防煙的最高標準。

第(di)三(san)，它(ta)在(zai)業(ye)內(nei)率(lv)先(xian)成(cheng)功(gong)實(shi)現(xian)了(le)標(biao)準(zhun)化(hua)和(he)模(mo)塊(kuai)化(hua)。過(guo)去(qu)需(xu)要(yao)定(ding)製(zhi)設(she)計(ji)的(de)個(ge)人(ren)需(xu)求(qiu)現(xian)在(zai)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)具(ju)有(you)廣(guang)泛(fan)規(gui)格(ge)的(de)標(biao)準(zhun)化(hua)產(chan)品(pin)線(xian)來(lai)滿(man)足(zu)。上(shang)市(shi)時(shi)間(jian)大(da)幅(fu)縮(suo)短(duan)
，同(tong)時(shi)成(cheng)本(ben)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)。

圖3

Victor Alcaide Lozano 是TDK集團旗下子公司 TDK Electronics Components 的工程師兼 PEC 大功率電容器的產品營銷總監

，他描述了 ModCap 的未來前景。“由於 ModCap 不僅適用於鐵路，還是可再生能源係統及中低壓工業設備中逆變器的理想元件，因此我們預計市場對 ModCap 的需求會在未來進一步增長。當前
，功率半導體的主要材料是矽，但我們已經在準備一個能夠與碳化矽 (SiC)*5 一起使用的 ModCap 版本，而碳化矽被廣泛認為是新一代材料。”

與基於矽的功率半導體相比，基於 SiC 的功率半導體有望實現更低的功率損耗。在開發創新型電力電容器的過程中，TDK通過實現鐵路和可再生能源的高效功率控製和轉換功能，促進能源的有效利用，為實現脫碳社會做出貢獻。

ModCap 是與大型 IGBT 逆變器搭配使用的一係列電容器
，適用於太陽能和風能
、鐵路和工業係統。

ModCap 的電容範圍為 365 - 3900 µF，電壓範圍為 900 - 2300 伏，低 ESL，壽命長達 20 萬小時。

1. 電力電子技術：使shi用yong半ban導dao體ti設she備bei轉zhuan換huan並bing控kong製zhi電dian力li的de相xiang關guan技ji術shu。從cong家jia庭ting和he辦ban公gong室shi到dao大da型xing係xi統tong和he工gong廠chang，電dian力li電dian子zi技ji術shu在zai高gao效xiao利li用yong電dian力li能neng源yuan方fang麵mian發fa揮hui著zhe重zhong要yao作zuo用yong。

2. 功率半導體：用於控製和轉換電力的半導體的通稱。常見的例子有功率晶體管
、晶閘管和二極管。

3. IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor（絕緣柵雙極型晶體管）的縮寫
，一種功率半導體設備。

4. 電容器：三san大da無wu源yuan電dian子zi元yuan件jian之zhi一yi
，其qi餘yu兩liang者zhe為wei電dian阻zu和he電dian感gan器qi。當dang直zhi流liu電dian壓ya施shi加jia到dao電dian容rong器qi上shang時shi

，它ta不bu傳chuan導dao電dian流liu而er是shi儲chu存cun電dian荷he
，而er交jiao流liu電dian壓ya電dian流liu則ze可ke以yi通tong過guo。電dian容rong器qi的de電dian荷he儲chu存cun特te性xing使shi其qi可ke用yong於yu電dian源yuan中zhong的de電dian路lu整zheng流liu和he平ping滑hua，而er通tong交jiao流liu特te性xing則ze使shi其qi可ke用yong於yu濾lv波bo器qi和he阻zu抗kang匹pi配pei。

5. 碳化矽 (SiC)：一種由矽 (Si) 和碳 (C) 組成的複合半導體材料。

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