如何通过新一代功率半导体帮助客户解决光伏降本？ - 上海电力电子展

2022上海国际电力元件、可再生能源管理展览会将于8月31日至9月2日在上海新国际博览中心举行，邀您关注今日上海电子展新资讯：

PCIM Asia 2022 即将在8 月上海举办，为更好的展示参展企业风采，PCIM Asia 与《变频器世界》联合推出电力电子专栏，该专栏围绕IGBT 等电力电子技术，深入探讨其在新能源产业的创新应用方案以及商业模式。

针对“如何通过新一代功率半导体帮助客户解决光伏降本？”这个话题，三菱电机、富士电机、安森美、芯长征、镓未来和Power Integrations等PCIM Asia展商给出了他们的专业意见。

陆思清
大中国区三菱电机半导体应用技术中心副经理

对光伏行业，三菱电机新研发了工业LV100封装IGBT模块产品，电压等级有1200V、1700V和2000V，电流等级有800A和1200A。模块优化了内部芯片布局和外部端子排列，有利于模块的并联应用，使其可广泛应用于逆变器的各自配置和容量。模块搭载了三菱第7代IGBT和RFC二极管，有助于降低功率损耗。同时，模块优化了内部电极结构，大大降低了内部封装电感，提高了可靠性。

工业LV100封装IGBT模块

小田切 亨
富士电机（中国）有限公司副总经理、半导体营业本部 本部长

富士电机于2021年推出了基于X系列IGBT技术的新一代工业RC-IGBT（Reverse-Conducting IGBT)模块产品系列。通过X系列芯片技术的低损耗和基于RC-IGBT的散热性能的提高，逆变器的输出功率密度得以进一步提升一个等级。先进的宽禁带半导体器件也有助于系统效率的提升。

富士电机于2018年就推出了基于第一代沟槽栅结构的全碳化硅模块。今年将会量产第二代SiC-Mosfet，通过芯片减薄和沟槽间距微细化技术单位面积的导通电阻比第一代降低了23%。整体损耗相对于富士电机最新的硅模块可以降低百分之六十以上，可以大大提升逆变器的整体效率。

贾鹏
安森美(onsemi)全球方案中心应用市场工程师

安森美是领先的功率器件厂商，能够提供适用于目前光伏市场的低中高压IGBT、MOSFET单管和模块产品及先进的高能效封装。同时，安森美也是唯一能提供从碳化硅衬底到模块的端到端供应商。凭借我们的碳化硅产品整合的端到端供应链和领先市场的效率，我们为客户提供所需的供应保证，以支持未来快速增长的市场。

安森美提供宽广的功率器件阵容让设计人员选择最适合应用尺寸、成本和能效要求的电源拓扑，我们基于SiC的太阳能逆变器模块能效超过99%，我们的SiC MOSFET实现更快速的开关和更小巧的终端产品，如1200V M3S SiC MOSFET在硬开关应用中比领先行业的竞争对手减少达20%的功率损耗；我们新的D3 1200V SiC二极管系列最小化导通损耗和开关损耗，提高终端应用能效；我们的全SiC和混合SiC模块经优化提供卓越的性能，比分立器件热阻更低，易于安装，有行业标准的封装和引脚，如将在本次PCIM Asia展出的全SiC功率集成模块(PIM) NXH010P120MNF1非常适用于3相太阳能逆变器和储能系统，采用2-PACK半桥架构，集成2个1200V SiC MOSFET，RDS(ON)低至10mΩ，高能效和高功率密度，它的较大裸芯片与沟槽式MOSFET相比，降低了热阻，从而在相同的工作温度下降低了裸芯片温度，嵌入的一个负温系数(NTC)热敏电阻有助于温度监测，灵活的散热接口提供高可靠性。

图：全SiC模块NXH010P120MNF1

此外，安森美也提供除功率器件以外的门极驱动、隔离、检测、联接等方案，如下面的框图所示。在系统方面安森美也有很强的技术和系统知识，为客户提供全球的应用支援。

图：太阳能方案框图(橙色表示安森美可提供)

吴毅锋
珠海稼未来科技有限公司CEO&CTO

镓未来已量产650V氮化镓大功率器件，具有极低的开关损耗和导通内阻。

在户用光伏的MPPT升压线路中使用氮化镓器件代替硅MOSFET，而后级DC-AC逆变线路当中，采用氮化镓器件取代IGBT，整体的转换效率可提升3%，等价于单位面积发电量的提升。使用氮化镓器件，变换器的开关频率可以提升2-3倍，降低了磁性器件的尺寸，另一方面功率损耗的降低也大大降低了散热片的体积，从而使得整机体积和重量能减少30%，方便安装。

Doug Bailey
Power Integrations市场营销副总裁

对于光伏中心区域应用，例如能量通过一个中央变换器（也即SCALE-iFlex LT双门极驱动器）进行路由的大型装置，优化硅是必不可少的，并且需要高性能的并联。动态和静态均流性于并联模块的稳定工作至关重要。对于相同的功率输出，使用SCALE-iFlex LT的系统只需要五个并联模块，而其他厂商的方案则需要六个。实现成本和复杂性显著降低的技术原因在于，保证模块之间的开通和关断指令的延迟差异小于20ns，在导通600A额定电流时模块之间的电流差异小于20A。这使得各模块能够可靠地运行，而无需进行电流降额，而电流降额在不太先进的驱动器解决方案中是必不可少的。

最多6个EconoDUAL 3或同等的功率模块可以从同一个绝缘主控制(IMC)单元进行并联，其外形比传统产品更加紧凑。模块适配门极驱动器(MAG)的外形尺寸与EconoDUAL模块相匹配，每个EconoDUAL模块具有两个SCALE-2 ASIC（每个通道一个），以优化并联对称性、提高效率并增强保护。

对于较小的光伏组串装置，SCALE-iDriver高效率单通道门极驱动器支持高达1200V和数百千瓦的IGBT和SiC-MOSFET逆变器设计，无需推动级。这样将提高系统效率，客户只需完成一个设计即可覆盖整个产品阵容中不同额定功率的逆变器。开关频率高达150kHz，可支持多种应用。

SCALE-iDriver门极驱动器采用Power Integrations的高速FluxLink™通信技术，可大幅增强绝缘性能。FluxLink是一项革新性的信号传输技术，它可取代光耦器和电容性或硅基方案，显著提高可靠性并提供1200V加强绝缘。

器件还可在开关操作期间提供完整的短路保护(≤2µs)和过压保护。
*更多市场热点话题，敬请期待。同时，欢迎大家莅临PCIM Asia今年在上海的展览会现场，与以上厂商深入探讨。

    文章来源：PCIM电力元件可再生能源管理展

2022上海国际电力元件、可再生能源管理展览会将于2022年8月31日至9月2日在上海新国际博览中心举行；上海电子展更多资讯，详情请登陆官网 https://pcim.gymf.com.cn

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