是什么使SiC成为组串式逆变器的完美解决方案

{本文由家电维修技术小编收集整理资料}与硅技术相比，SiCMOSFET在光伏和储能应用中具有明显的优势，它解决了能效与成本的迫切需求，特别是在需要双向功率转换的时候。易于安装是大功率光伏组串式逆变器的关键特征之一。如果只需要两个工人来搬运和安装该*，将会非常利于运维。因此，尺寸和重量非常重要。最新一代的碳化硅半导体使电力转换效率大幅提高。这不仅节省了能源，而且使设备更小、更轻，相关的资本、安装和维护成本更低。关键的应用要求及其挑战。在光伏和储能*中，V的高*电压要求宇宙辐射引起的故障率非常低，同时要求功率器件具有更高的*效率。由于这些矛盾的要求，A*多电平拓扑结构是目前首选的解决方案，因为其在整个功率因数运行范围内的效率最高（图1）。这样的逆变器完美适用于太阳能和电池存储应用。

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图1：V光伏逆变器的两种最常见拓扑结构的比较适应A*拓扑结构的一种具有成本效益的方法是将英飞凌的VCoolSiC™MOSFET与TRENCHSTOP™IGBT7技术优化组合。图2显示了参考方案中的一个桥臂，其中T1、T4、T5和T6由硅基IGBT和相应的硅续流二极管（FWD）组成。晶体管M2和M3由带有体二极管的CoolSiC™MOSFET组成。通过使用图2中的调制方案[1]和[2]，IGBT在工频/Hz的情况下开关。因此，IGBT被优化为具有较低的导通损耗。这样，开关损耗只发生在快速和高效的SiCMOSFET上。因此，SiC器件的数量减少到最低限度，实现了最佳的成本-性能比。

图2：Easy3B功率模块中的A*拓扑结构及其调制方案与IGBT逆变器方案相比，尺寸相当的SiCMOSFET模块也可以处理更多的功率。例如，一个工作频率为kHz的英飞凌VEasyPACK™3BIGBT模块可以被两个较小的EasyPACK™2B尺寸VCoolSiC™模块取代，工作频率为kHz。随着功率处理能力增加%，达到千伏安，这个解决方案的功率转换损失几乎降低了5%。这进一步将逆变器的效率提高了0.3%——这是一场真正的"值得信赖的*！"

图3：在kHz下开关的VEasyPACK™3BIGBT解决方案与在kHz下开关的EasyPACK™2BCoolSiC™MOSFET解决方案的比较参考设计证明了其优点。为了证明在光伏组串和储能逆变器中使用SiCMOSFET的显著优势，英飞凌已经为额定功率高达kW的VDC*开发了一个模块化参考设计。该设计采用了新颖的双向3电平A*拓扑结构，在两个方向上的效率接近%，开关频率高达kHz（交错并联结构）。对于包括散热器和所有控制在内的完整解决方案来说，功率密度大于5千瓦/公斤，在理想的公斤最大机柜重量中，可输出千瓦功率。通过使用SiC可以很容易地从整体效率的提高中计算出能源使用和成本节约；例如，与超级结SiMOSFET解决方案相比，VCoolSiC™MOSFET可以将ESS安装中的损耗减半，并提供通常2%的额外能量和运行时间。对于类似的性能，SiCMOSFET的单位成本通常高于IGBT。但在*层面上，硬件成本会大大降低，因为更高的开关频率允许使用更小、更便宜的磁性元件和散热器。例如，在V的光伏组串逆变器中，每千瓦的成本可望至少节省5-%（图4）。

图4：与IGBT相比，使用SiCMOSFET的组串逆变器的*成本明显降低作者：sureshthangavel翻译：赵佳