1500V光伏逆变器成主流，功率器件如何应对？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）作为全球电力电子顶尖展会PCIM Europe的姐妹展，PCIM Asia 2023（上海国际电力元件、可再生能源管理展览会）同样吸引一众国际功率器件大厂同台竞技，为消费电子、工业电子、汽车电子、超大功率应用、可再生能源等领域绿色转型提供动力。

在PCIM Asia 2023上，领先于智能电源和智能感知技术的安森美(onsemi)面向汽车、光伏等领域展示领先的功率器件和模块，赋能行业创新。
 

320kW/1500V智能光伏逆变器系统

功率器件作为光储充系统的核心器件，在这方面，安森美此次展示的方案涵盖低、中、高功率范围的功率集成模块（PIM），以及创新的光伏逆变器设计方案等。
 
对于光伏逆变器系统而言，目前1500V系统相较于传统1000V系统的优势已经非常明显。通过大功率组串式的方案设计，系统中容纳更大功率及更多组的MPPT 回路，系统功率得到显著提升。
 
安森美工作人员表示，“在光伏逆变器市场，安森美具有绝对领先的市场地位，我们和全球前十大光伏逆变器供应商中的8家签订了)战略合作协议，提供裸片、模块方案。其中，在模块方面，我们不仅提供标准模块产品，也能够根据客户需求提供高效的定制化服务。在大规模部署的光伏能源机组中，安森美的方案帮助实现了业界领先的能效和功率密度。”
 
为了让观众能够更好地理解安森美在光伏逆变器方面的领先优势，安森美展示了一款客户的320kW/1500V智能光伏逆变器系统。
 
安森美工作人员指出，“320kW/1500V智能光伏逆变器系统是目前光伏能源领域的前沿技术，具有超高的转换效率、超高的功率密度、超高的系统可靠性和电网友好性。相较于过往100-200kW的1500V光伏逆变器系统，系统效率得到了大幅度提升，且更具成本优势。”
 
根据系统介绍信息，在320kW/1500V智能光伏逆变器系统中，安森美提供1000V功率集成模块（PIM)，结合高性能IGBT、SiC二极管、Si二极管。其中，IGBT方面采用的是场截止型(Field Stop) ，拥有高效的沟槽栅技术；1200V SiC二极管用于中点钳位；用于内部和外部各有一个1000V的IGBT；采用带TIM的Q2封装。
 
安森美工作人员介绍说，这种创新的功率集成模块属于碳化硅混合模块，拥有低回路DBC布局，更低的导通和开关损耗。借助这种领先器件，我们和合作伙伴在320kW/1500V智能光伏逆变器系统构建了一个12路MPPT，最高输入电流高达45A的光伏输入，系统效率最高可达99.03%，进一步推动强大的1500 V系统的发展。
 
另外，安森美还展示了11 kW光储智能住宅光伏逆变器，集成安森美的三电平H6 PIM及场截止沟槽技术，系统能效超过98%。
 

汽车主驱逆变器方案和OBC方案

随着汽车电气化进程不断深入，目前汽车已经成为功率器件的主要应用市场之一。根据相关统计，普通新能源汽车对于MOSFET的单车用量大概为200个，高端新能源汽车单车用量则能够达到400个以上。并且，市场分析机构Strategy Analytics 在相关报告中指出，功率器件已经成为纯电动汽车中用量最大的半导体器件，占比高达55%。
 
在汽车领域，安森美展示了用于电动汽车主驱逆变器的VE-Trac系列，可提供领先行业的能效、功率密度和成本优势。安森美工作人员表示，VE-Trac系列采用稳定可靠的平面SiC技术，结合烧结技术和压铸模封装，帮助设计人员解决上述挑战，配合公司其他先进的智能功率电源半导体，加快市场采用电动车，助力未来的交通迈向可持续发展。
 
另外，安森美还展示了Vmax OBC方案。该方案集成安森美的40 mΩ和70 mΩ M3S SiC MOSFET，实现高能效、快速开关和高可靠性。
 
为了让电动汽车充电更快，和续航更远，安森美还提供全面的充电桩方案，包括功率器件、驱动、感测、保护，尤其是加快了1200V和1700V碳化硅方案的研究，这些碳化硅器件应用在PFC和DCDC两级，使得方案更优化、整体效率更高。同时，为了让开发人员能够更快上手这些创新方案，安森美相关方案采用的模块化设计，如模块化的25kW直流快充参考设计，使系统更简单，设计更简化，生产更方便，缩短从设计到市场的转化时间。与方案配套的高效仿真工具，也能够使得设计更简单合理化。

小结

此次展会，安森美展示了丰富的功率器件、功率模块和相关设计方案，我们只是挑选出其中具有代表性的几项。这些丰富的方案让观众深刻感受到安森美在传统Si器件以及创新的SiC器件方面的技术实力和领先地位。