1500V光伏逆變器成主流，功率器件如何應(yīng)對？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）作為全球電力電子頂尖展會PCIM Europe的姐妹展，PCIM Asia 2023（上海國際電力元件、可再生能源管理展覽會）同樣吸引一眾國際功率器件大廠同臺競技，為消費(fèi)電子、工業(yè)電子、汽車電子、超大功率應(yīng)用、可再生能源等領(lǐng)域綠色轉(zhuǎn)型提供動力。

在PCIM Asia 2023上，領(lǐng)先于智能電源和智能感知技術(shù)的安森美(onsemi)面向汽車、光伏等領(lǐng)域展示領(lǐng)先的功率器件和模塊，賦能行業(yè)創(chuàng)新。

320kW/1500V智能光伏逆變器系統(tǒng)

功率器件作為光儲充系統(tǒng)的核心器件，在這方面，安森美此次展示的方案涵蓋低、中、高功率范圍的功率集成模塊（PIM），以及創(chuàng)新的光伏逆變器設(shè)計(jì)方案等。

對于光伏逆變器系統(tǒng)而言，目前1500V系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)1000V系統(tǒng)的優(yōu)勢已經(jīng)非常明顯。通過大功率組串式的方案設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中容納更大功率及更多組的MPPT 回路，系統(tǒng)功率得到顯著提升。

安森美工作人員表示，“在光伏逆變器市場，安森美具有絕對領(lǐng)先的市場地位，我們和全球前十大光伏逆變器供應(yīng)商中的8家簽訂了)戰(zhàn)略合作協(xié)議，提供裸片、模塊方案。其中，在模塊方面，我們不僅提供標(biāo)準(zhǔn)模塊產(chǎn)品，也能夠根據(jù)客戶需求提供高效的定制化服務(wù)。在大規(guī)模部署的光伏能源機(jī)組中，安森美的方案幫助實(shí)現(xiàn)了業(yè)界領(lǐng)先的能效和功率密度。”

為了讓觀眾能夠更好地理解安森美在光伏逆變器方面的領(lǐng)先優(yōu)勢，安森美展示了一款客戶的320kW/1500V智能光伏逆變器系統(tǒng)。

安森美工作人員指出，“320kW/1500V智能光伏逆變器系統(tǒng)是目前光伏能源領(lǐng)域的前沿技術(shù)，具有超高的轉(zhuǎn)換效率、超高的功率密度、超高的系統(tǒng)可靠性和電網(wǎng)友好性。相較于過往100-200kW的1500V光伏逆變器系統(tǒng)，系統(tǒng)效率得到了大幅度提升，且更具成本優(yōu)勢。”

根據(jù)系統(tǒng)介紹信息，在320kW/1500V智能光伏逆變器系統(tǒng)中，安森美提供1000V功率集成模塊（PIM)，結(jié)合高性能IGBT、SiC二極管、Si二極管。其中，IGBT方面采用的是場截止型(Field Stop) ，擁有高效的溝槽柵技術(shù)；1200V SiC二極管用于中點(diǎn)鉗位；用于內(nèi)部和外部各有一個1000V的IGBT；采用帶TIM的Q2封裝。

安森美工作人員介紹說，這種創(chuàng)新的功率集成模塊屬于碳化硅混合模塊，擁有低回路DBC布局，更低的導(dǎo)通和開關(guān)損耗。借助這種領(lǐng)先器件，我們和合作伙伴在320kW/1500V智能光伏逆變器系統(tǒng)構(gòu)建了一個12路MPPT，最高輸入電流高達(dá)45A的光伏輸入，系統(tǒng)效率最高可達(dá)99.03%，進(jìn)一步推動強(qiáng)大的1500 V系統(tǒng)的發(fā)展。

另外，安森美還展示了11 kW光儲智能住宅光伏逆變器，集成安森美的三電平H6 PIM及場截止溝槽技術(shù)，系統(tǒng)能效超過98%。

汽車主驅(qū)逆變器方案和OBC方案

隨著汽車電氣化進(jìn)程不斷深入，目前汽車已經(jīng)成為功率器件的主要應(yīng)用市場之一。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，普通新能源汽車對于MOSFET的單車用量大概為200個，高端新能源汽車單車用量則能夠達(dá)到400個以上。并且，市場分析機(jī)構(gòu)Strategy Analytics在相關(guān)報(bào)告中指出，功率器件已經(jīng)成為純電動汽車中用量最大的半導(dǎo)體器件，占比高達(dá)55%。

在汽車領(lǐng)域，安森美展示了用于電動汽車主驅(qū)逆變器的VE-Trac系列，可提供領(lǐng)先行業(yè)的能效、功率密度和成本優(yōu)勢。安森美工作人員表示，VE-Trac系列采用穩(wěn)定可靠的平面SiC技術(shù)，結(jié)合燒結(jié)技術(shù)和壓鑄模封裝，幫助設(shè)計(jì)人員解決上述挑戰(zhàn)，配合公司其他先進(jìn)的智能功率電源半導(dǎo)體，加快市場采用電動車，助力未來的交通邁向可持續(xù)發(fā)展。

另外，安森美還展示了Vmax OBC方案。該方案集成安森美的40 mΩ和70 mΩ M3S SiC MOSFET，實(shí)現(xiàn)高能效、快速開關(guān)和高可靠性。

為了讓電動汽車充電更快，和續(xù)航更遠(yuǎn)，安森美還提供全面的充電樁方案，包括功率器件、驅(qū)動、感測、保護(hù)，尤其是加快了1200V和1700V碳化硅方案的研究，這些碳化硅器件應(yīng)用在PFC和DCDC兩級，使得方案更優(yōu)化、整體效率更高。同時，為了讓開發(fā)人員能夠更快上手這些創(chuàng)新方案，安森美相關(guān)方案采用的模塊化設(shè)計(jì)，如模塊化的25kW直流快充參考設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)更簡單，設(shè)計(jì)更簡化，生產(chǎn)更方便，縮短從設(shè)計(jì)到市場的轉(zhuǎn)化時間。與方案配套的高效仿真工具，也能夠使得設(shè)計(jì)更簡單合理化。

小結(jié)

此次展會，安森美展示了豐富的功率器件、功率模塊和相關(guān)設(shè)計(jì)方案，我們只是挑選出其中具有代表性的幾項(xiàng)。這些豐富的方案讓觀眾深刻感受到安森美在傳統(tǒng)Si器件以及創(chuàng)新的SiC器件方面的技術(shù)實(shí)力和領(lǐng)先地位。