功率半导体在光伏领域的应用

内容引用：艾邦半导体网

光伏逆变器按技术路线及功率水平可分为集中式、组串式和微型逆变器等：

集中式逆变器单个逆变器功率等级较高，主要应用于光伏电站等集中发电场景。

小组串式逆变器功率从3KW到50KW，逆变器通常使用分立IGBT和SiC器件。电压要求650V，1200V，电流25-75A，开关频率要求16KHz~32KHz，需要低Eon，Eoff。

大组串式逆变器针对电站和工商业场景，功率达到50KW-320KW，功率100KW以上逆变器Inverter电路主要采用模块，Boost升压部分，已经开始采用IGBT或者SiC MOSFET，开关频率高达40KHz；功率100KW以下过去采用模块方案，近年大部分已经转为分立IGBT方案。

微型逆变器适应40-80V电池板电压，功率器件采用600V MOSFET， SiC二极管产品。

按交流输出相位数可分为：单相逆变器、三相逆变器。按电气隔离情况可分为：隔离型、非隔离型。根据逆变器的特点，220V项目选用单相组串式逆变器，8KW-30KW选用三相组串式逆变器，50KW以上的项目，可以根据实际情况选用组串式逆变器或集中式逆变器。

逆变器是由一些半导体材料、电容器、电感器等电子元器件组成的将直流电转换为交流电的电子设备，由升压、逆变、逻辑控制、滤波等电路组成。输出的交流电具有高频和调制波特性，使它更加适合于一些特殊的载荷和电力设备。逆变器可以在电网电源不可用的情况下，提供需要的交流电源，从而保障一些重要的电力设备的持续运行。被广泛应用于太阳能发电、风力发电、变频空调、UPS(不间断电源)、PCS(储能变流器)等领域。

功率半导体在光伏领域有以下应用：

光伏逆变器：光伏逆变器是将太阳能电池产生的直流电转换为交流电的关键设备。功率半导体器件如IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）被广泛应用于光伏逆变器中，用于实现高效的电能转换。

光伏组串电路保护：光伏组串电路中，功率半导体器件如快速开关二极管（Schottky二极管）和继电器被用于保护光伏组件免受过电流和反向电压的损害。

MPPT（最大功率点跟踪）控制器：MPPT控制器用于追踪太阳能电池组的最大功率点，以提高光伏发电系统的效率。功率半导体器件如MOSFET被用于实现高效的电池充电和放电控制。

光伏电池阵列连接：光伏电池阵列中，功率半导体器件如二极管和继电器被用于实现电池阵列的串联和并联连接，以实现高电压和高电流的输出。

充电器和变换器：功率半导体器件如MOSFET和IGBT被用于光伏充电器和变换器中，用于实现高效的电能转换和控制。

这些应用体现了功率半导体在光伏领域中的重要性，能够提高光伏发电系统的效率和可靠性。

在7月份上海的慕尼黑电子展上，功率半导体企业展出了相关光伏领域应用产品，我们来回顾下：

陆芯科技

陆芯科技是专业从事最新一代功率半导体研发、生产和销售的芯片设计企业，目前已拥有最新一代Trench Field-Stop技术的IGBT，Hybrid系列IGBT，中压SGT MOS等多个系列产品，广泛应用于新能源电动汽车、消费电子、轨道交通、电机驱动、高频电源等领域。陆芯科技的IGBT用于新能源汽车-电驱系统、车载充电，光伏、储能、UPS等系统（如：IGBT控制直、交流电的转换，决定扭矩和最大输出功率）。

陆芯提供电压等级从650V-1200V的多应用领域模块系列产品，并支持深度定制化服务，拥有多款国产替代方案。陆芯科技光储充模块结合了IGBT功率器件和光储充技术，具备高效能转换、智能控制、多功能接口和可持续环保等特点。通过太阳能光伏发电和电池储能之间的协同工作，实现能量的高效转换、储存和利用。在不同负载电流下，陆芯IGBT Eon 和 Eoff均优于竞品，目前已有多款光储充领域模块系列产品开始批量出货。

光伏模块-Boost

1200V240A Boost Hybird

针对80~120KW光伏Boost，开发Pin to Pin替代英飞凌Easy2B和安森美Q1封装方案。

性能方面与国际大厂匹敌：Boost IGBT陆芯导通损耗略优于英飞凌竞品；SIC SBD导通损耗，陆芯优于英飞凌竞品；By Pass 和 保护二极管，英飞凌导通损耗略优于陆芯。

在不同负载电流条件下，陆芯IGBT Eon和Eoff均优于竞品。

光伏模块-I-NPC

650V450A I-NPC

针对120KW光伏逆变，开发Pin to Pin替代安森美O2封装方案。

华润微电子

华润微电子功率器件事业群（Power Device Business Group，简称PDBG）是华润微电子旗下全面负责功率器件设计、研发、制造与销售服务的业务单元。其下设有中低压MOS产品线，高压MOS产品线，IGBT产品线，特种器件产品线，和系统应用事业部。拥有CRMICRO、华晶和IPS三个功率器件自主品牌。

PDBG聚焦功率器件，其产品大类包括：中低压（-100V-300V）SGT和沟槽型MOS；200V-1700V 平面MOS，550V-800V 多层外延超结MOS；-100V-200V MOS Module；600V-1350V IGBT；200V-4500V FRED，30V-300V 肖特基二极管；同时PDBG深度布局基于GaN、SiC材料的功率器件，目前已推出650V-1200V SiC二极管、650V-1700V SiC MOS、650V-900V D-Mode GaN、80V-650V E-Mode GaN产品。

无锡新洁能

无锡新洁能股份有限公司基于全球半导体功率器件先进理论技术开发先进产品，在国内率先掌握超结理论技术并量产超结MOSFET，为国内中高端IGBT、MOSFET、集成功率器件等领域的领军企业。公司与国际-流代工厂常年紧密合作，为客户持续稳定供应高性能、高质量、高可靠性的“硅基、化合物”功率器件、集成电路及模块产品。

公司产品优质且系列齐全，广泛应用于新能源汽车及充电桩、光伏储能、算力服务器和数据中心、工业电子、消费电子、5G通讯、机器人等领域。

扬杰科技

扬州扬杰电子科技股份有限公司是国内少数集半导体分立器件芯片设计制造、器件封装测试、终端销售与服务等产业链垂直一体化（IDM）的杰出厂商。产品线含盖分立器件芯片、MOSFET、IGBT&功率模块、SiC、整流器件、保护器件、小信号等，为客户提供一揽子产品解决方案。

-关于陆芯科技-

上海陆芯电子科技有限公司成立于2017年5月，是专业从事最新一代功率半导体研发、生产和销售的高新技术企业。公司掌握核心技术、拥有国际一流的设计能力和工艺开发技术，汇集优秀海归人才和杰出本土团队。上海陆芯聚焦于功率半导体的设计和应用，掌握创新型功率半导体核心技术，产品涵盖了多个电压段的功率器件，并提供整体的电源管理解决方案。2019年获得上海市第一批国家级高新技术企业荣誉资质。

上海陆芯目前已拥有最新一代Trench Field-Stop技术的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，中压SGT MOS等多个系列产品；性能优异，可靠性和稳定性高，广泛应用于新能源电动汽车、电机驱动领域、高频电源领域、感应加热等领域。

　　审核编辑：汤梓红