功率半導體在光伏領域的應用

內容引用：艾邦半導體網

光伏逆變器按技術路線及功率水平可分為集中式、組串式和微型逆變器等：

集中式逆變器單個逆變器功率等級較高，主要應用于光伏電站等集中發(fā)電場景。

小組串式逆變器功率從3KW到50KW，逆變器通常使用分立IGBT和SiC器件。電壓要求650V，1200V，電流25-75A，開關頻率要求16KHz~32KHz，需要低Eon，Eoff。

大組串式逆變器針對電站和工商業(yè)場景，功率達到50KW-320KW，功率100KW以上逆變器Inverter電路主要采用模塊，Boost升壓部分，已經開始采用IGBT或者SiC MOSFET，開關頻率高達40KHz；功率100KW以下過去采用模塊方案，近年大部分已經轉為分立IGBT方案。

微型逆變器適應40-80V電池板電壓，功率器件采用600V MOSFET， SiC二極管產品。

按交流輸出相位數可分為：單相逆變器、三相逆變器。按電氣隔離情況可分為：隔離型、非隔離型。根據逆變器的特點，220V項目選用單相組串式逆變器，8KW-30KW選用三相組串式逆變器，50KW以上的項目，可以根據實際情況選用組串式逆變器或集中式逆變器。

逆變器是由一些半導體材料、電容器、電感器等電子元器件組成的將直流電轉換為交流電的電子設備，由升壓、逆變、邏輯控制、濾波等電路組成。輸出的交流電具有高頻和調制波特性，使它更加適合于一些特殊的載荷和電力設備。逆變器可以在電網電源不可用的情況下，提供需要的交流電源，從而保障一些重要的電力設備的持續(xù)運行。被廣泛應用于太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、變頻空調、UPS(不間斷電源)、PCS(儲能變流器)等領域。

功率半導體在光伏領域有以下應用：

光伏逆變器：光伏逆變器是將太陽能電池產生的直流電轉換為交流電的關鍵設備。功率半導體器件如IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）和MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）被廣泛應用于光伏逆變器中，用于實現(xiàn)高效的電能轉換。

光伏組串電路保護：光伏組串電路中，功率半導體器件如快速開關二極管（Schottky二極管）和繼電器被用于保護光伏組件免受過電流和反向電壓的損害。

MPPT（最大功率點跟蹤）控制器：MPPT控制器用于追蹤太陽能電池組的最大功率點，以提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率。功率半導體器件如MOSFET被用于實現(xiàn)高效的電池充電和放電控制。

光伏電池陣列連接：光伏電池陣列中，功率半導體器件如二極管和繼電器被用于實現(xiàn)電池陣列的串聯(lián)和并聯(lián)連接，以實現(xiàn)高電壓和高電流的輸出。

充電器和變換器：功率半導體器件如MOSFET和IGBT被用于光伏充電器和變換器中，用于實現(xiàn)高效的電能轉換和控制。

這些應用體現(xiàn)了功率半導體在光伏領域中的重要性，能夠提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率和可靠性。

在7月份上海的慕尼黑電子展上，功率半導體企業(yè)展出了相關光伏領域應用產品，我們來回顧下：

陸芯科技

陸芯科技是專業(yè)從事最新一代功率半導體研發(fā)、生產和銷售的芯片設計企業(yè)，目前已擁有最新一代Trench Field-Stop技術的IGBT，Hybrid系列IGBT，中壓SGT MOS等多個系列產品，廣泛應用于新能源電動汽車、消費電子、軌道交通、電機驅動、高頻電源等領域。陸芯科技的IGBT用于新能源汽車-電驅系統(tǒng)、車載充電，光伏、儲能、UPS等系統(tǒng)（如：IGBT控制直、交流電的轉換，決定扭矩和最大輸出功率）。

陸芯提供電壓等級從650V-1200V的多應用領域模塊系列產品，并支持深度定制化服務，擁有多款國產替代方案。陸芯科技光儲充模塊結合了IGBT功率器件和光儲充技術，具備高效能轉換、智能控制、多功能接口和可持續(xù)環(huán)保等特點。通過太陽能光伏發(fā)電和電池儲能之間的協(xié)同工作，實現(xiàn)能量的高效轉換、儲存和利用。在不同負載電流下，陸芯IGBT Eon 和 Eoff均優(yōu)于競品，目前已有多款光儲充領域模塊系列產品開始批量出貨。

光伏模塊-Boost

1200V240A Boost Hybird

針對80~120KW光伏Boost，開發(fā)Pin to Pin替代英飛凌Easy2B和安森美Q1封裝方案。

性能方面與國際大廠匹敵：Boost IGBT陸芯導通損耗略優(yōu)于英飛凌競品；SIC SBD導通損耗，陸芯優(yōu)于英飛凌競品；By Pass 和 保護二極管，英飛凌導通損耗略優(yōu)于陸芯。

在不同負載電流條件下，陸芯IGBT Eon和Eoff均優(yōu)于競品。

光伏模塊-I-NPC

650V450A I-NPC

針對120KW光伏逆變，開發(fā)Pin to Pin替代安森美O2封裝方案。

華潤微電子

華潤微電子功率器件事業(yè)群（Power Device Business Group，簡稱PDBG）是華潤微電子旗下全面負責功率器件設計、研發(fā)、制造與銷售服務的業(yè)務單元。其下設有中低壓MOS產品線，高壓MOS產品線，IGBT產品線，特種器件產品線，和系統(tǒng)應用事業(yè)部。擁有CRMICRO、華晶和IPS三個功率器件自主品牌。

PDBG聚焦功率器件，其產品大類包括：中低壓（-100V-300V）SGT和溝槽型MOS；200V-1700V 平面MOS，550V-800V 多層外延超結MOS；-100V-200V MOS Module；600V-1350V IGBT；200V-4500V FRED，30V-300V 肖特基二極管；同時PDBG深度布局基于GaN、SiC材料的功率器件，目前已推出650V-1200V SiC二極管、650V-1700V SiC MOS、650V-900V D-Mode GaN、80V-650V E-Mode GaN產品。

無錫新潔能

無錫新潔能股份有限公司基于全球半導體功率器件先進理論技術開發(fā)先進產品，在國內率先掌握超結理論技術并量產超結MOSFET，為國內中高端IGBT、MOSFET、集成功率器件等領域的領軍企業(yè)。公司與國際-流代工廠常年緊密合作，為客戶持續(xù)穩(wěn)定供應高性能、高質量、高可靠性的“硅基、化合物”功率器件、集成電路及模塊產品。

公司產品優(yōu)質且系列齊全，廣泛應用于新能源汽車及充電樁、光伏儲能、算力服務器和數據中心、工業(yè)電子、消費電子、5G通訊、機器人等領域。

揚杰科技

揚州揚杰電子科技股份有限公司是國內少數集半導體分立器件芯片設計制造、器件封裝測試、終端銷售與服務等產業(yè)鏈垂直一體化（IDM）的杰出廠商。產品線含蓋分立器件芯片、MOSFET、IGBT&功率模塊、SiC、整流器件、保護器件、小信號等，為客戶提供一攬子產品解決方案。

-關于陸芯科技-

上海陸芯電子科技有限公司成立于2017年5月，是專業(yè)從事最新一代功率半導體研發(fā)、生產和銷售的高新技術企業(yè)。公司掌握核心技術、擁有國際一流的設計能力和工藝開發(fā)技術，匯集優(yōu)秀海歸人才和杰出本土團隊。上海陸芯聚焦于功率半導體的設計和應用，掌握創(chuàng)新型功率半導體核心技術，產品涵蓋了多個電壓段的功率器件，并提供整體的電源管理解決方案。2019年獲得上海市第一批國家級高新技術企業(yè)榮譽資質。

上海陸芯目前已擁有最新一代Trench Field-Stop技術的400V 200A ~ 400A系列IGBT、650V 5A ~ 200A系列IGBT、1200V&1350V 10A~100A系列IGBT，1700V系列IGBT，Hybrid系列IGBT，中壓SGT MOS等多個系列產品；性能優(yōu)異，可靠性和穩(wěn)定性高，廣泛應用于新能源電動汽車、電機驅動領域、高頻電源領域、感應加熱等領域。

審核編輯：湯梓紅