高效电源模块 + 未来SiC材料 + … = 太阳能高效输出！

最新更新时间：2021-09-04 02:56

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一年前的一场山火肆虐了美国加利福尼亚州，在持续18天的地狱般炙烤后，山火所经过的一切，都被烧成了焦土。

致命山火不仅破坏了加州的自然环境，还导致了一家公司的破产——加州调查人员认定该州历史上致死人数最多的山火是由美国能源巨头PG&E的设备引发的。由于无法负担高达300亿美元的潜在赔偿责任，PG&E宣布破产重组。

现在，PG&E试图用在火灾发生率极高的时候让客户断电的方法，来规避可能的风险，PG&E公司就曾为了防止老化的电缆引发更严重的野火而将电源切断，导致加州约150万人断电数日。为了应对这种情况，何不利用电池和太阳能电池板帮助家庭和企业免于停电？从而维持客户的生活工作正常运转，情况将会大为不同。

逆变器

是太阳能系统不可或缺的一部分

将光伏连接到电网的关键接口是逆变器。简单来说，逆变器将直流电源转换为交流电，并同步至电网的60Hz电气频率。光伏电池板的发电过程本质上效率低下，这对逆变器提出了更多要求，以最大程度地减少损耗并最大化可消耗的交流功率。

全球太阳能逆变器市场到2023年有望增长到245亿美元，复合年增长率为8.89％。安森美半导体提供领先行业的太阳能逆变器功率集成模块（PIM），积极响应全球太阳能逆变器市场的增长趋势。

安森美半导体的PIM，最高额定功率为100kVA，集成尖端技术如碳化硅（SiC）、超场截止IGBT及旁路二极管和NTC热敏电阻，采用双升压和NPCT-Type及I-Type逆变器拓扑，提供领先业界的性能。

逆变器采用微处理器、适当的检测和反馈及正确的算法，可以为电网提供各种服务，而不仅仅是存储和释放电能。一个例子是以电压支持、频率调节和谐波降低来保持电力质量。分布式能源可以减少输电和配电网络的负荷，因为电能在靠近发电的地方使用。这可以减少电网的紧张和拥挤，甚至推迟电力线的升级。

当大量的电力通过逆变器时，交流和直流电源之间的转换必须非常高效。事实上，商用逆变器的峰值效率在96-98%。但电网运营商想要更高的能效，特别是在公用事业规模上，因为能效的微小变化仍意味着很大的电力。

为了达到这些能效水平，功率器件必须具有非常低的损耗。如今，IGBT已成为这些应用的主力开关。但IGBT的传导电流几百安培，阻断几千伏特的电压，它是采用类似于制造手机和数据中心高性能计算芯片所使用的工艺，由硅制成的。

SiC是未来的材料

然而，新材料有望实现更高的性能、更高的能效和更高的可靠性。具体地说，碳化硅（SiC）是未来的材料。SiC功率电子器件比类似的硅器件具有更低的传导和开关损耗。此过渡的第一阶段涉及低级二极管，如下图所示，该二极管反向并联连接至IGBT。将硅二极管替换为SiC二极管可降低损耗并减少开关期间的过冲，从而减少了逆变器上的应力。尽管SiC二极管比硅二极管更昂贵，但较小的散热器和系统尺寸可降低整体系统成本。

连接到电网的太阳能电池板的简化图

SiC MOSFET是过渡的下一阶段

SiC MOSFET的开关速度比硅IGBT快得多，因此它们用于太阳能发电系统的升压级带来更大的优势。通常，使用DC-DC转换器增加太阳能电池板的输出电压。SiC MOSFET更快地开关，因而减小了升压级中昂贵的无源器件如电感器的尺寸，并提高了效率。

安森美半导体提供各种IGBT、SiC二极管和SiC MOSFET，可满足各种逆变器对电压和电流的要求。

最受欢迎的是电源模块

将许多不同的电源开关和二极管封装在一起，以实现小尺寸，易于设计和高效散热。除主要的功率电子器件外，安森美半导体还提供门极驱动器、伽伐尼隔离和高性能运算放大器使系统完整。

ON Semiconductor 安森美

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