光伏逆变器igbt



英飞凌650V混合SiC IGBT单管助力户用光伏逆变器提频增效

英飞凌650V混合SiC IGBT单管确实能够助力户用光伏逆变器提频增效。具体来说：

提高频率：650V混合SiC IGBT单管结合了IGBT的低成本与SiC二极管的高性能，其快速开关速度使其适用于30kHz至100kHz的高频应用，有效提升了户用光伏逆变器的开关频率。

增加效率：该器件通过降低开通损耗和反向恢复损耗，显著提高了系统效率。在8kW户用光伏逆变器的实例中，采用650V混合SiC器件替换工频交流管后，系统效率提升了0.24%至0.34%，总损耗降低了19.6W至27.2W。

简化替换过程：650V混合SiC IGBT单管的引入无需变更PCB和电路，只需进行简单的替换，即可在最短时间内实现系统效率的提升和开关频率的增加，同时降低了散热设计要求与成本。

优化系统性能：该器件的应用不仅提升了开关频率和效率，还降低了并网电感尺寸，减少了电流谐波对电网的污染，从而优化了户用光伏逆变器的整体性能。

综上所述，英飞凌650V混合SiC IGBT单管以其出色的性能和技术优势，为户用光伏逆变器提供了有效的提频增效解决方案。

光伏技术IGBT光伏发电逆变电路原理

IGBT光伏发电逆变电路的原理主要是通过IGBT的电压控制特性，实现高效、稳定的电能转换。以下是具体原理的几点说明：

IGBT的基本特性：

IGBT是在MOSFET的基础上增加了一个P+区形成的，具有反向偏置、高耐压和低阻状态的特点。IGBT能够通过电压控制实现导通或关断，适用于中、高压容量系统，在通态电流和高正反向电压方面表现出色。

IGBT在光伏发电逆变电路中的作用：

在光伏发电系统中，IGBT作为逆变电路的关键元件，负责将光伏电池板产生的直流电转换为交流电。IGBT的大通态电流和高正反向电压特性使其在高压大容量系统中能够减少损耗，优化工作状态。

电路设计优化：

在逆变电路设计中，通常采用单片机作为DCDC变换器控制器，DSP芯片控制全桥逆变电路。通过优化驱动电路，如使用EXB841集成电路设计，调整栅极电阻，可以降低损耗，提高效率。

软开关技术的应用：

软开关技术使用PWM变换器，通过相位控制使IGBT在导通或关断时电流和电压接近零，从而显著减少损耗。这种技术有助于提高逆变器的效率，使输出波形更接近正弦波，减少系统损耗，提高工作效率。

实验结果与验证：

实验结果表明，采用IGBT和优化设计的逆变电路，输出波形稳定，接近正弦波。理想正弦波的总谐波畸变度为零，验证了设计的可行性，达到了预期效果。

综上所述，IGBT光伏发电逆变电路通过IGBT的电压控制特性、电路设计优化以及软开关技术的应用，实现了高效、稳定的电能转换，提高了光伏发电系统的整体效率。

深度总结光伏逆变器的工作原理

光伏逆变器是电力系统中的关键设备，它负责将直流电转换为交流电，以供电网或特定负载使用。逆变器的工作原理可以分为几个主要类别，如按照输出频率、相数、去向、主电路形式、开关器件类型、直流电源类型、输出波形、控制方式、开关电路工作方式和换流方式等进行分类。全控型逆变器以IGBT管为核心，通过脉宽调制控制电流的通断，形成正弦波交流电；半控型逆变器则依赖晶闸管，通过交替触发实现电流换向。

逆变器的基本结构包括逆变电路、控制电路、保护电路、输入输出电路等，其性能参数如输出电压稳定度、不平衡度、波形失真、额定频率、功率因数等都需满足严格标准。例如，输出电压的波动应在允许范围内，负载功率因数应在合理范围内，而且逆变器应具备过电压、过电流保护，以及良好的起动和噪声控制特性。

在选择光伏逆变器时，需考虑大功率系统和联网系统对电压稳定性和效率的特殊要求，例如选择具有足够容量、高效、电压稳定且具有自我保护功能的逆变器。同时，设备的维护和使用也至关重要，包括正确安装、严格按照操作说明操作、定期检查和维护，以及在遇到问题时的正确处理方法。

光伏逆变器IGBT爆炸什么原因导致的

IGBT炸机一般为：模块炸的轻微，一般为过压炸机。

模块炸黑，炸裂严重一般为过流炸机。

研发前期为驱动硬件问题较多。

逆变器可并网炸机一般为发波问题和控制问题比较多。

heric拓扑的优势,为什么单项光伏逆变器通常选用heric拓扑?

非隔离型单相并网逆变器在小功率光伏发电系统中广泛应用，因其体积小、效率高等特点。然而，在并网系统中，由于缺少变压器，光伏电池板与电网间存在多处分布电容，功率器件在高频开关时会导致共模电流的产生。为了保障人员和设备安全，必须对地漏电流进行有效抑制。针对此问题，常见的优化策略有两种：一是采用H桥拓扑并结合双极性PWM调制，可以有效抑制共模电流，但存在开关损耗较大及输出电压幅值跳变的问题；二是提出H5、H6等改进型拓扑，分别在效率与共模电流抑制之间寻求平衡，但它们在成本或效率上存在局限。Heribert Schmidt等学者提出了一种新颖的拓扑结构，即Heric拓扑，仅需增加两个功率器件，即可实现输出共模电压的相对稳定，同时提高整体效率，从而被广泛应用在单相并网逆变器中。

Heric电路通过增加T5/D5与T6/D6两个功率器件，滤波电感在续流过程中提供了双向电流通路，从而控制输出共模电压相对稳定。这种拓扑结构下，功率因数为1时，T5与T6在工频下进行开关操作，正半周期T1与T4进行高频开关，关断时通过T6与D5进行续流，负半周期则同理。T2、T3与T5、D6进行换流，保证逆变器AC端口的共模电压输出相对稳定，基本维持在VDC/2。

在Heric电路需要向电网注入无功电流时，T5、T6则需要在输出电压电流反向区间内分别进行高频开关，以适应输出滞后无功电流的情形。例如，当输出电压V大于0而电流I小于0（规定电流流出H桥为正）时，T1-T4均关断，T5导通，电感电流通过T5与D6进行续流，T5关断时电感电流通过D1与D4流通。同样地，当输出电压V小于0而电流I大于0时，T6、D5与D2、D3进行换流。

在单相户用光伏逆变器的应用中，追求小体积和低噪音是产品设计的关键目标之一，这不仅降低了设备的安装要求，也为用户在运行期间提供了更加宁静的环境。因此，较高的开关频率是功率半导体器件的重要需求之一，而更高的效率和更好的可靠性则是产品设计中不可或缺的特性，有助于为客户提供长期稳定的经济效益。在单相光伏应用中，电网电压通常为220/230VAC，逆变器的母线电压在350-400VDC左右，因此，适合应用高效高速的650V IGBT，以满足这些场景中的需求。

英飞凌新一代650V TRENCHSTOP™ IGBT7 H7产品采用最新的微沟槽栅技术，相比前代产品整体损耗可减少39%，同时配备新一代全电流的发射极控制EC7续流二极管，具有更好的EMI表现。此外，该器件还具备出色的防潮性能，可在恶劣环境中可靠运行，且已通过JEDEC 47/20/22的相关测试，特别是HV-H3TRB测试，符合工业应用标准，非常适合户外应用的户用单相光储逆变器。

对于5kW、8kW至10kW功率等级的Heric单相光伏逆变器，可选用相应的IKWH40N65EH7和IKWH75N65EH7产品，DC-AC级转换效率均可达到98.5%，而T5/T6、D5/D6的损耗较小。在成本优化方面，根据具体需求考虑选择合适大小的器件。此外，英飞凌还提供了一站式的解决方案，包括驱动IC（如EiceDRIVER™ X3 Compact、2EDi family双通道隔离驱动系列）、微控制器产品（如XMC™、PSoC™系列）、以及用于测量和控制的XENSIV™系列电流传感器和AIROC™系列蓝牙wifi产品，以满足不同应用需求。

一种应用于200kW+组串式光伏逆变器的IGBT模块方案

1500Vdc系统光伏逆变器拓扑结构介绍

1500Vdc逆变器主流采用NPC1，NPC2，ANPC三电平方案及五电平方案。五电平方案控制复杂，功率器件更新困难，三电平方案成为主流。拓扑结构与新晶圆技术相辅相成，更高耐压速度晶圆简化拓扑结构。NPC1与ANPC使用低耐压器件，ANPC增加两IGBT，驱动更复杂但自由度更高。英飞凌F3L400R10W3S7F_B11模块采用ANPC拓扑，助力200kW以上功率逆变器。

ANPC与NPC1模块解决方案比较

ANPC拓扑在相同功率下采用更小晶圆，降低成本。以F3L400R10W3S7F_B11模块为例，使用ANPC拓扑，钳位二极管只需100A SiC二极管，而NPC1至少需300A Si二极管。ANPC拓扑损耗分布更均匀，长、短换流回路优势明显。

钳位二极管采用SiC二极管助力效率提升

SiC二极管在恶劣条件下稳定快速恢复，降低反向恢复损耗。与Si二极管相比，SiC二极管反向恢复电流小，降低开通损耗。200kW 1500Vdc组串式光伏逆变器仿真结果显示，采用SiC二极管的ANPC模块效率显著高于纯Si的NPC1模块。

英飞凌F3L400R10W3S7F_B11模块特点及调制方法推荐

模块采用四块两慢的调制方式，L7晶圆适用于工频切换，S7晶圆适用于高频动作。在低电压穿越情况下，推荐采用图8调制策略，形成两个零电平回路，有效降低SiC二极管热应力，提高系统可靠性。

结论

本文介绍了1500Vdc组串式逆变器拓扑结构，ANPC与NPC1拓扑比较，英飞凌F3L400R10W3S7F_B11模块特点及调制策略。SiC二极管的应用显著提高了模块效率。低电压穿越下推荐使用改进调制策略，降低SiC二极管热应力，提高系统可靠性。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467