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第二代SiC碳化硅MOSFET在光伏逆變器中的應用

基本半導體第二代SiC碳化硅MOSFET在光伏逆變器中的應用組串式逆變器是基于模塊化概念基礎上的,每個光伏組串通過一個逆變器,多塊電池板組成一個組串,接入小功率單相逆變器在直流端具有最大功率峰值跟蹤,在交流端并聯并網,已成為現在全球市場上最流行的逆變器。拓撲結構采用DC-DC-BOOST升壓(MPPT)和DC-AC全橋逆變兩

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第二代SiC碳化硅MOSFET在光伏

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 基本半導體第二代SiC碳化硅MOSFET在光伏逆變器中的應用
組串式逆變器是基于模塊化概念基礎上的,每個光伏組串通過一個逆變器,多塊電池板組成一個組串,接入小功率單相逆變器在直流端具有最大功率峰值跟蹤,在交流端并聯并網,已成為現在全球市場上最流行的逆變器。拓撲結構采用DC-DC-BOOST升壓(MPPT)和DC-AC全橋逆變兩級電力電子器件變換,防護等級一般為IP65。體積較小,可室外壁掛式安裝。
組串光伏逆變器有多路MPPT,每路MPPT器件選型為B2M035120YP*1(電流能力更大,支持更高功率的光伏電池板接入),或者B2M040120Z*1+碳化硅肖特基二極管B2D30120HC1,B3D30120HC,B2D30120H1,B3D30120H.
(1)MPPT選擇基本半導體SiC碳化硅功率器件方案的邏輯:
   組串式逆變器早期舊方案中的開關管需要用兩顆40A/1200V IGBT并聯或者75A/1200V IGBT,升壓二極管是1200V 60A Si FRD,開關管的開關頻率只有16kHz~18kHz
   而新方案選用基本半導體第二代SiC碳化硅MOSFET開關頻率為40kHz,且單路MPPT不用并聯開關器件,同時大幅度減小了磁性元件的體積和成本,并且SiC MOSFET的殼溫低于100℃,提升了系統可靠性。
   系統廠商評估過采用基本半導體第二代SiC碳化硅MOSFET,系統成本可以計算的過來。
(2)選用基本半導體第二代SiC碳化硅MOSFET的原因
    組串式逆變器單路MPPT的有效值為32A,并考慮開關損耗因素,使用B2M035120YP*1(電流能力更大,支持更高功率的光伏電池板接入),或者B2M040120Z*1可以完成任務。工商業主要采用210組件,功率密度還在提升。B2M035120YP*1(電流能力更大,支持更高功率的光伏電池板接入),或者B2M040120Z*1的門極電阻:Rgon=Rgoff=10Ω,驅動電壓:-4V/18V.
 (3)光儲一體機儲能用雙向Buck-Boost DC/DC變換器,選用B2M035120YP(電流能力更大)或者B2M040120Z替代IGBT器件,提升Buck-Boost DC/DC變換開關頻率到40-60KHz,大幅度減小了磁性元件的體積和成本.
碳化硅MOSFET具有優秀的高頻、高壓、高溫性能,是目前電力電子領域最受關注的寬禁帶功率半導體器件。在電力電子系統中應用碳化硅MOSFET器件替代傳統硅IGBT器件,可提高功率回路開關頻率,提升系統效率及功率密度,降低系統綜合成本。
基本半導體第二代碳化硅MOSFET系列新品基于6英寸晶圓平臺進行開發,比上一代產品在比導通電阻、開關損耗以及可靠性等方面表現更為出色。在原有TO-247-3、TO-247-4封裝的產品基礎上,基本半導體還推出了帶有輔助源極的TO-247-4-PLUS、TO-263-7及SOT-227封裝的碳化硅MOSFET器件,以更好地滿足客戶需求。
基本半導體第二代碳化硅MOSFET亮點
更低比導通電阻:第二代碳化硅MOSFET通過綜合優化芯片設計方案,比導通電阻降低約40%,產品性能顯著提升。
更低器件開關損耗:第二代碳化硅MOSFET器件Qg降低了約60%,開關損耗降低了約30%。反向傳輸電容Crss降低,提高器件的抗干擾能力,降低器件在串擾行為下誤導通的風險。
更高可靠性:第二代碳化硅MOSFET通過更高標準的HTGB、HTRB和H3TRB可靠性考核,產品可靠性表現出色。
更高工作結溫:第二代碳化硅MOSFET工作結溫達到175°C,提高器件高溫工作能力。

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