適用于儲(chǔ)能及可再生能源應(yīng)用的超緊湊單板驅(qū)動(dòng)器來(lái)了

前言

由于技術(shù)進(jìn)步、政策支持、市場(chǎng)需求增長(zhǎng)等多種因素的共同作用，全球儲(chǔ)能市場(chǎng)正處于一個(gè)快速發(fā)展階段。根據(jù)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，該市場(chǎng)的同比增長(zhǎng)率為21%。例如，特別是在可再生能源占比較高的地區(qū)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以幫助平衡電網(wǎng)負(fù)荷，提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。此外，電動(dòng)汽車的普及也帶動(dòng)了儲(chǔ)能市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

事實(shí)上，儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝在集成度較高或者空間有限的場(chǎng)合中，需要利用緊湊的單板驅(qū)動(dòng)器來(lái)優(yōu)化整體布局，提高系統(tǒng)的空間利用率；還要通過(guò)高效能量轉(zhuǎn)換提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體效率；為保證儲(chǔ)能系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行，對(duì)驅(qū)動(dòng)器的可靠性要求也非常高；另外，還要易于安裝和維護(hù)。

Power Integrations（PI）日前推出SCALE-iFlex XLT系列雙通道即插即用型門極驅(qū)動(dòng)器，適用于1.2kV至2.3kV的單個(gè)LV100（三菱）、XHPTM 2（英飛凌）、HPnC（富士）以及耐壓高達(dá)2.3kV的同類外形尺寸的半導(dǎo)體功率模塊。

PI門級(jí)驅(qū)動(dòng)器部門系統(tǒng)工程師經(jīng)理王皓在介紹這款新產(chǎn)品時(shí)表示：“我們推出的超緊湊單板驅(qū)動(dòng)器可對(duì)逆變器模塊進(jìn)行主動(dòng)溫升管理，從而提高系統(tǒng)利用率，并簡(jiǎn)化物料清單（BOM），以提高逆變器系統(tǒng)的可靠性。該系列產(chǎn)品適用于儲(chǔ)能系統(tǒng)及風(fēng)電和光伏可再生能源等應(yīng)用。”

01

擴(kuò)展現(xiàn)有SCALE-iFlex系列應(yīng)用范圍

據(jù)王皓介紹，SCALE-iFlex XLT結(jié)構(gòu)極為緊湊，可以適配IGBT模塊的形狀，同時(shí)集成了溫升檢測(cè)功能。從應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，這款產(chǎn)品可以采集目標(biāo)IGBT的溫度信號(hào)，實(shí)現(xiàn)溫度控制。

目前，國(guó)內(nèi)的儲(chǔ)能應(yīng)用的最大母線電壓一般為1500V，其單機(jī)容量從工商業(yè)儲(chǔ)能的100kW-300kW，覆蓋到集中式儲(chǔ)能的1.5MW-1.75MW。除了儲(chǔ)能市場(chǎng)外，使用1500V母線電壓的還有新能源光伏應(yīng)用、戶儲(chǔ)/商儲(chǔ)等。只要是1500V母線電壓，都可以用到PI這款產(chǎn)品。

PI的SCALE-iFlex 家族有幾個(gè)系列，SCALE-iFlex XLT是最新的產(chǎn)品。其關(guān)鍵指標(biāo)之一是支持2.3kV最高耐壓。整個(gè)家族的不同系列覆蓋不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

02

SCALE-iFlex XLT特點(diǎn)鮮明

王皓解釋說(shuō)，適合新能源和儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用的SCALE-iFlex XLT的第一個(gè)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)極為緊湊，可使用單個(gè)PCBA（印刷電路板組件），用更少的元件實(shí)現(xiàn)更高的可靠性。由于支持最高模塊耐壓等級(jí)是2.3kV，同時(shí)支持1200V和1700V同樣管腳布置的IGBT模塊，向下兼容兩電平和三電平拓?fù)洹?/p>

IGBT和驅(qū)動(dòng)器共為一組，組成一個(gè)最小的三電平功率單元系統(tǒng)。也就是說(shuō)，可以用三個(gè)模塊配上三個(gè)SCALE-iFlex XLT驅(qū)動(dòng)器，然后通過(guò)合理的母排設(shè)計(jì)，再加上母線電容，就組成了一個(gè)最小的三電平ANPC功率模組。很明顯，PI的驅(qū)動(dòng)器和IGBT的外部尺寸完全契合。

“只要IGBT結(jié)構(gòu)尺寸跟這個(gè)產(chǎn)品相契合，就可以電氣兼容2.3kV。其適用的模塊結(jié)構(gòu)尺寸涵蓋目前市面上通用的IGBT模塊形狀，如三菱的LV100、英飛凌的XHP 2和富士的HPnC等?！彼f(shuō)。

新的門極驅(qū)動(dòng)器還在緊湊的設(shè)計(jì)中提供了最有效的保護(hù)——退飽和檢測(cè)的短路保護(hù)功能；同時(shí)，也可以提供三防漆選項(xiàng)，保護(hù)驅(qū)動(dòng)器在更惡劣環(huán)境下可靠地工作。

03

集成隔離溫度檢測(cè)功能的好處

NTC讀取功能是SCALE-iFlex XLT的另一個(gè)特色。傳統(tǒng)的數(shù)字隔離方案一般需要游離于驅(qū)動(dòng)器的隔離變壓器，以創(chuàng)建額外的隔離溫度采樣能力，客戶不得不自己開發(fā)一個(gè)專門的NTC隔離系統(tǒng)。而SCALE-iFlex XLT將NTC擴(kuò)展到了較高的2.3kV耐壓系統(tǒng)。

該系列產(chǎn)品提供了隔離溫度檢測(cè)讀取功能，即NTC，為目標(biāo)功率模塊提供內(nèi)置的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。將驅(qū)動(dòng)器和IGBT的NTC引腳相連，就可以直接通過(guò)驅(qū)動(dòng)器隔離為驅(qū)動(dòng)器原邊提供NTC信息。這樣就可以減少線纜的使用，降低電弧風(fēng)險(xiǎn)。

王皓說(shuō)，傳統(tǒng)解決方案因?yàn)镹TC和IGBT是一個(gè)整體，做NTC檢測(cè)就需要隔離。如果驅(qū)動(dòng)器不帶NTC功能，客戶系統(tǒng)又需要監(jiān)測(cè)NTC信息，就需要額外通過(guò)一根電纜連到另一個(gè)電路，而這個(gè)電路需要有專門的NTC隔離，才能把溫度信號(hào)提供給控制端進(jìn)行NTC溫度采樣。

現(xiàn)在，SCALE-iFlex XLT直接將NTC的隔離和驅(qū)動(dòng)板本身的驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離集成在一起，形成一個(gè)集成的隔離方案。將隔離的溫度信號(hào)傳給控制端，即可實(shí)現(xiàn)變換器系統(tǒng)控制端的監(jiān)測(cè)和精確溫升管理。

溫度控制或監(jiān)控精度比較高，溫度控制就會(huì)比較好，可以讓IGBT在更高結(jié)溫下工作，例如可以讓IGBT工作結(jié)溫提高30℃。這有助于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員優(yōu)化熱設(shè)計(jì)，并在相同硬件的基礎(chǔ)上將變換器的功率提高25%至30%，優(yōu)化IGBT模塊的利用率。隔離的NTC讀取功能還可降低逆變器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，省去多個(gè)電纜、連接器和額外的安全隔離電路。

04 兩電平與三電平拓?fù)浣钥捎?/strong>