逆变器模组



储能系统的关键零部件——IGBT介绍

IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是储能系统逆变器的核心功率半导体器件，其性能直接影响储能系统的效率与可靠性。以下从技术特性、应用价值、分类及市场现状四个维度展开分析：

一、技术特性：复合型功率器件的典型代表

IGBT由BJT（双极型三极管）和MOSFET（绝缘栅型场效应管）复合而成，兼具高输入阻抗（MOSFET特性）和低导通压降（GTR特性）的优势。其核心功能是通过栅极电压控制电子流动，实现高效开关操作：

导通机制：正向栅极电压形成沟道，为PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通；关断机制：反向栅极电压消除沟道，切断基极电流，实现快速关断。

技术优势包括：

高开关速度：适用于高频变压、变频场景；大通态电流：支持高功率传输；低导通损耗：减少能量损耗，提升系统效率；驱动电路简单：与MOSFET驱动方式兼容，降低设计复杂度。二、储能应用价值：逆变器性能的关键决定因素

IGBT在储能系统中承担变压、变频、交直流转换等核心功能，其价值量占逆变器成本的20%-30%。与光伏系统相比，储能系统对IGBT的需求更高：

独立储能系统：功率半导体用量是光伏的1.5倍，因需同时处理DCDC（直流-直流）和DCAC（直流-交流）转换；光储一体系统：目前占比超60%-70%，通过共享IGBT模块降低整体成本；效率优势：IGBT在储能逆变器中逐步取代MOSFET，成为主流选择，推动新能源发电行业（如光伏、风电）的快速发展。三、产品分类：多样化结构满足不同场景需求

IGBT按结构形式和应用场景可分为以下类型：

按结构形式：

单管：适用于小功率场景（如家用电器、分布式光伏逆变器）；

模块：由IGBT芯片与FWD（续流二极管）封装而成，占比约75%（IHS数据），应用于大功率场景（如工业变频器、新能源汽车电机控制器）；

智能功率模块（IPM）：集成驱动电路和保护功能，广泛用于白色家电（如变频空调、洗衣机）。

按电压等级：

超低压/低压/中压：覆盖新能源汽车、工业控制、家用电器等领域；

高压：用于轨道交通、新能源发电和智能电网等高电压场景。

四、市场现状：国产替代加速，自给率逐步提升

全球竞争格局：

海外主导：英飞凌、三菱电机、富士电机占据主要市场份额，2022年英飞凌在中国市场占比达15.9%；

模组市场集中度高：CR3（前三名）达56.91%，国产厂商斯达半导和中车时代合计占比5.01%；

分立器件市场：全球CR3为53.24%，士兰微以3.5%进入前十。

国产替代进展：

自给率提升：2022年中国IGBT产量0.41亿只，需求量1.56亿只，自给率26.3%；

驱动因素：

海外供应紧张：光伏芯片大厂交期延长，推动逆变器企业加速验证国产IGBT；

性能需求升级：新能源发电对效率要求高，客户更关注性能而非价格；

本土化优势：国产企业与逆变器厂商合作紧密，服务响应更快。

未来趋势：

技术突破：高压、大功率IGBT模块国产化进程加速；

市场渗透：依托中国逆变器全球领先地位，国产IGBT有望进一步提升市场份额。

总结

IGBT作为储能系统的“心脏”，其技术特性与市场格局深刻影响着行业发展趋势。随着国产替代加速和高压模块技术突破，中国IGBT产业有望在全球竞争中占据更重要地位，为新能源转型提供核心支撑。

基于ST STM32G474的400W Microinverter之数字电源方案

基于ST STM32G474的400W Microinverter之数字电源方案

该方案采用ST STM32G474系列MCU作为主控芯片，实现了对MPPT（最大功率点追踪）与Inverter（逆变器）的双重控制，成功将太阳能转换为交流电并回馈至电网。以下是对该方案的详细解析：

一、方案概述

微型逆变器（Microinverter）是一种独立的太阳能模组，它能够将太阳能板产生的直流电（DC）高效转换为交流电（AC）。该方案利用STM32G474的强大处理能力，实现了对太阳能转换过程的精确控制，提高了系统的整体效率和可靠性。

二、效率测试

通过实际测试，该方案在12A @ 36V的直流输入条件下，成功实现了400W的功率输出，验证了其高效性和稳定性。

三、核心组件与功能

主控制芯片：STM32G474，负责整个系统的数字控制，包括MPPT算法的实现和逆变器的控制。MPPT控制：通过精确调整太阳能板的工作点，使其始终工作在最大功率输出状态，从而提高整个系统的能量转换效率。逆变器控制：将MPPT输出的直流电转换为符合电网要求的交流电，实现与电网的无缝连接。

四、方案特点

数位控制：采用STM32G474作为主控芯片，实现了对整个系统的精确数字控制，提高了系统的稳定性和可靠性。单一MCU控制：使用单一的MCU同时控制MPPT和逆变器，简化了系统结构，降低了成本。PLL锁相环控制：通过PLL锁相环技术，实现了对逆变器输出频率和相位的精确控制，保证了与电网的同步运行。隔离型MPPT：采用隔离型MPPT设计，确保了系统的安全性和稳定性，符合相关规范要求。高频操作与SiC半导体：采用ST第三类SiC半导体器件，通过高频操作进一步缩小了系统体积，提高了功率密度。

五、方案规格

输入电压范围：标准输入电压为36V，最大输入电压为55V，最小输入电压为18V。MPPT范围在20V至40V之间。输入电流：标称输入电流为12A，最大输入电流可达18A。输出电压：DC-DC标称输出电压为380V，最大输出电压为400V。输出交流电：标称输出电压为110VAC/60Hz或220VAC/50Hz，最大输出电流分别为1.8A/220VAC和3.6A/110VAC。最大输出功率：400W。

六、方案方块图与实物展示

（注：以上为方案方块图，展示了系统的整体架构和主要组件。）

同时，该方案还提供了场景应用图、产品实体图、展示板照片等实物展示，进一步验证了方案的可行性和实用性。

七、总结

基于ST STM32G474的400W Microinverter数字电源方案，通过采用先进的数字控制技术和高频SiC半导体器件，实现了对太阳能转换过程的高效、精确控制。该方案不仅提高了系统的整体效率和可靠性，还降低了成本，为太阳能发电领域提供了新的解决方案。

双脉冲测试能反映IGBT实际运行过程中电应力吗？

双脉冲测试能反映IGBT实际运行过程中电应力。但前提条件是：双脉冲测试一定要基于实际应用的逆变器功率模组。

主要原因

换流回路杂散电感固定：

当一个逆变器功率模组设计完成后，母排的寄生参数就固定不变了，因此每个功率器件换流回路的杂散电感也就固定了，它不依赖于负载的大小和接线方式。

以三相两电平电压型逆变器为例，当逆变器模组结构设计完成后，每个IGBT换流回路的杂散电感就固定不变了。

换流暂态过程互不影响：

对于逆变器大部分调制策略，每次切换开关状态时，只会切换一个功率开关器件，也就是某一时刻只会存在一种换流暂态过程。这就能保证一个器件开关暂态过程不会受其它器件的影响。

器件的换流暂态时间为百纳秒级别，取决于驱动、器件特性和母排寄生参数；而器件的稳态工作（导通或阻断）时间为百微秒或毫秒级别，取决于开关频率。

验证过程

双脉冲测试平台：

通用型的双脉冲测试平台，测试重点在于器件或驱动的动态参数。

真实的变流装置上进行双脉冲测试，测试重点在于器件的电流、电压应力是否在安全范围之内。

实际应用中的测试：

测试IGBT的关断过电压，评估实际应用是否需要加吸收电路。

测试二极管的反向恢复特性和安全裕量。

测量母排的杂散电感，评估是否可进一步优化。

测量器件真实的开关损耗，用以评估功率模组的散热性能。

测量器件串并联应用时的均压、均流特性。

举例说明逆变器工作时，每个桥臂只有2种开关状态（上开下关或上关下开），其它状态是不允许出现的。对于一个三相两电平逆变器而言，一共有8种开关状态，逆变器的正常工作状态就是在这8种状态中来回切换，只是每次只会切换一个开关器件。虽然只有8种开关状态，但是根据电流方向来划分的话，电流的回路就有很多种了。如果定义电流从桥臂流向负载为正，从负载流向桥臂为负，那一共有8种组合，其中有两种组合实际是不存在的（共模电流除外），也就是说正常情况下一共存在48种有效电流回路，电流的方向也是在这48种回路中来回切换。注意事项双脉冲测试只能保证器件的开关过程是安全的，而系统跑起来后还要评估IGBT的散热情况。系统是否可靠运行还依赖于控制算法是否稳定，系统是否存在电磁干扰，EMI是否满足标准等一系列问题。因此，整机的功率循环测试还是必须进行的。

综上所述，双脉冲测试能够反映逆变器真实运行过程中的电压、电流应力，但需要在实际应用的逆变器功率模组上进行测试，并且测试结果需要结合其他测试手段进行综合评估。

特斯拉第三代户储产品：Powerwall 3

特斯拉第三代户储产品Powerwall 3是继Powerwall+后的最新家用储能产品，具有结构紧凑、安装便捷、功率大、成本低等特点，采用磷酸铁锂电芯，最大输出功率达11.5kW（未来可能达15.4kW）。 以下是对Powerwall 3的详细介绍：

产品迭代背景

特斯拉自2015年4月正式向市场推出家用储能产品Powerwall以来，经历了多次迭代：

第一代Powerwall：原计划推出6.4kWh和10kWh两个版本，但最终仅量产6.4kWh版本，总电量7kWh，持续输出功率2kW，峰值功率3.3kW。第二代Powerwall2：2016年10月推出，电量增加至13.5kWh，持续输出功率达到5kW，峰值输出功率达到7kW。2020年11月进行小升级，持续输出功率和峰值功率分别增加至5.8kW和10kW。Powerwall+：2021年4月推出，对backup gateway和光伏逆变器进行了集成，但仅是结构上的打包预组装。Powerwall 3：2023年9月推出，集成度进一步提高，将逆变器集成到电池系统的外壳内。Powerwall 3的特点

尺寸更紧凑：

Powerwall1：尺寸130.2 cm×86.2 cm×18.3 cm，重95kg。

Powerwall2：尺寸115 cm×75.3 cm×14.7 cm，重114kg。

Powerwall+：尺寸159.6 cm×75.5 cm×16 cm，电池系统重118kg，光伏逆变器组件22kg，共计140kg。

Powerwall3：尺寸109 cm×61 cm×18 cm，重130kg。相对于二代Powerwall，Powerwall3在长度、宽度上更为紧凑，但在厚度上有所增加。

外形结构与电芯类型：

Powerwall3电池系统采用风冷设计，这表明其极有可能使用磷酸铁锂电芯。特斯拉此前已宣布将在Powerwall3上采用磷酸铁锂电池，而之前的两代产品均使用圆柱NCA电芯的液冷方案。

更高的输出功率：

当前Powerwall3的最大输出功率为11.5kW，未来可能达到15.4kW。这一提升使得Powerwall3能够更好地满足家庭高功率用电需求。

集成度提高：

Powerwall3将逆变器集成到电池系统的外壳内，成为一个产品。这种高集成度的设计不仅提高了集成效率，降低了成本，还进一步方便了用户端的安装。

技术趋势与挑战：

高集成度的户储产品正在成为一种趋势，特斯拉的电池集成技术也由最初的模组（Model S模组），到大模组（Model S Plaid），再到CTP（2170电芯/铁锂方形），与汽车电池系统技术相同，只是在时间上有延后。

将逆变器集成到Powerwall中面临一个现实问题：逆变器是功率器件，温度高；而电芯是低温器件。两者在一起时，在整个空间内容易形成温差，带来冷凝水等问题。

环旭电子表示SiC逆变器已开始量产出货

环旭电子已开始量产出货针对SiC的逆变器，其SiC芯片采用外购，公司负责功率模组及散热等环节，未来计划拓展至多合一产品。

SiC逆变器量产出货情况

环旭电子今年针对SiC的逆变器已开始量产出货，这表明公司在SiC技术应用方面取得了重要进展，能够满足市场对相关产品的需求。

在SiC逆变器的生产中，SiC芯片采用外购方式，公司主要负责功率模组的制造，同时涵盖散热等关键环节。这种分工模式有助于公司集中资源发挥自身优势，提高生产效率和产品质量。

公司未来有明确的规划，将逐步拓展至多合一产品的生产。多合一产品通常具有更高的集成度和性能优势，能够更好地满足客户对产品小型化、高效化的需求。

环旭电子公司概况

环旭电子股份有限公司成立于2003年，经过多年的发展，已成为全球D(MS)2领导厂商。公司在电子产品或模组领域具备强大的综合服务能力，能够为客户提供从产品设计、微小化、物料采购、生产制造到物流与维修的一站式服务。

公司拥有广泛的市场布局，销售服务据点遍布北美、欧洲、日本、中国、台湾等地区，并在中国、台湾和墨西哥设置了生产据点。这种全球化的布局有助于公司更好地贴近市场，及时响应客户需求，降低生产成本，提高市场竞争力。

环旭电子生产的产品种类丰富且平衡，涵盖通讯类、计算机及存储类、消费电子类、工业类及车用电子等五大类电子产品。多样化的产品组合能够降低公司对单一市场的依赖，分散经营风险，同时满足不同客户群体的需求。

消费电子领域业务

在消费电子领域，环旭电子主要聚焦于SiP模组相关业务。SiP模组具有高度集成、小型化等优点，能够满足消费电子产品对轻薄短小、高性能的需求。

公司在新客户和新产品开发方面持续取得进展。其产品主要包括用于智能手机的WiFi模组，能够为智能手机提供稳定、高速的无线网络连接；智能穿戴装置的模组，助力智能穿戴设备实现更多功能；笔记本电脑和车载的网络连接模组等，为不同设备提供可靠的网络支持。

未来投资重心

SiP模组业务：环旭电子将积极拓展SiP模组业务的新客户。随着电子产品的不断升级和创新，对SiP模组的需求将持续增长。公司通过拓展新客户，能够进一步扩大市场份额，提高业务规模和盈利能力。

汽车电子业务：随着新能源汽车的快速发展，汽车电子市场迎来了巨大的机遇。环旭电子将重点投资Powertrain相关领域，Powertrain是新能源汽车的核心部件之一，对车辆的性能和续航能力起着关键作用。公司通过在该领域的投资，能够抓住新能源汽车发展的趋势，提升自身在汽车电子市场的竞争力。同时，公司还将在有竞争力的产品领域争取更多业务机会，不断优化产品结构，提高业务多元化水平。

科创能力与专利布局

根据智慧芽TFFI科创力评估平台显示，环旭电子在电子核心产业中的科创能力等级为A级，这表明公司在科技创新方面具有较强的实力和竞争力。

公司目前拥有1000余件已公开的专利申请，专利技术布局主要集中在电子元件、电性连接和电路板等领域。这些专利技术是公司核心竞争力的重要体现，能够为公司产品的研发和生产提供技术支持，保护公司的知识产权，防止技术侵权。同时，丰富的专利布局也有助于公司在市场竞争中占据有利地位，提升品牌形象和市场价值。

1-11月中标占比达76%，组串式逆变器引领光伏市场成为主流

2024年1-11月，组串式逆变器以76%的中标占比成为光伏市场主流，其高效能、灵活性强、易于维护的特点推动了市场普及，同时集中式逆变器和其他新型技术并行发展，光伏产业呈现多元化格局。

组串式逆变器占据市场主导地位数据支撑：2024年1-11月，组串式逆变器定标容量达151.17GW，占比76%，远超集中式逆变器的39.16GW（占比20%），成为市场绝对主流。技术优势：

高效能：采用模块化设计，光伏组件独立工作，减少单点故障对系统效率的影响；转换效率更高，相同光照条件下发电量显著提升。

灵活性强：适配不同规模和类型的光伏电站，包括大型地面电站、分布式屋顶项目及复杂山地地形，满足多样化场景需求。

易于维护：模块化设计简化安装与运维流程，降低后期成本；独立工作模式确保部分组件故障不影响整体系统运行，提升可靠性。

集中式逆变器仍具竞争力市场份额：尽管占比低于组串式，但集中式逆变器凭借高功率密度和低成本优势，在大规模光伏电站中保持竞争力。适用场景：在电网接入条件优越、土地资源充足的地区，集中式逆变器因成本效益显著，仍是企业首选方案。新型逆变器技术涌现，市场多元化发展微型逆变器：适用于小型分布式系统，提供更高安全性和灵活性。混合型逆变器：结合多种技术优势，满足特定场景需求。技术意义：多元化技术路线促进创新，为光伏产业可持续发展注入活力，形成互补竞争格局。价格稳定推动成本效益提升价格区间：2024年1-11月，组串式逆变器报价稳定在0.09-0.19元/W之间，技术成熟与规模化生产降低价格波动。行业影响：稳定的价格环境增强企业成本竞争力，加速光伏项目普及，助力行业降本增效。大功率组串式逆变器成竞争焦点技术趋势：提升单机功率可降低交流电缆与配电柜成本，头部厂商聚焦大功率组串式逆变器研发。测试挑战：功率提升与MPPT路数灵活化对测试设备提出更高要求，需适配复杂工况验证性能。测试解决方案：双向可编程直流电源ANEVH-4U系列产品特性：

高功率密度：单机50KW，4U标准机箱，模组化设计节省空间。

高效节能：采用软开关谐振变换技术，减少损耗，提升转换效率。

双象限功能：支持电池模拟与光伏模拟，既能提供能量，又能反向吸收能量并清洁回馈电网。

应用场景：满足光伏逆变器、光伏储能逆变一体机的测试需求，适配组串式逆变器MPPT路数灵活分配的特点。测试方案示例：

12路MPPT及以下场景：提供12台2250V/100A/50kW双向可编程直流电源，通过单机或并机方式灵活组合，精准匹配测试需求。

未来展望技术迭代：组串式逆变器将持续优化效率与灵活性，集中式与新型技术深化细分市场渗透。产业升级：政策支持与技术进步推动光伏产业规模扩张，创新技术与解决方案加速涌现，助力全球能源转型。

5家企业SiC新品集中亮相

9月，英飞凌、罗姆半导体、方正微电子、茂睿芯、Wolfspeed五家企业集中发布了碳化硅（SiC）新品，覆盖功率器件、模块、材料等环节，应用场景包括光伏、储能、新能源汽车、工业设备等领域。 以下是各企业新品的具体信息：

茂睿芯：推出国内首款直驱SiC MOSFET flyback AC/DC产品MK2606S，支持16~30V宽VCC供电驱动电压，可直驱SiC MOSFET，开关频率达135kHz。产品采用专有软启动方案，降低次级同步整流尖峰，并具备抖频功能优化系统EMI。MK2606S采用SOT23-6封装，应用场景包括AC/DC适配器、工业辅源、储能系统辅助电源、组串逆变器辅源及汽车直流充电桩辅源等。罗姆半导体：开发二合一SiC模压模块DOT-247，适用于光伏逆变器、UPS和半导体继电器等工业设备。该模块通过将两个TO-247封装相连，配备大型芯片并采用自有内部结构，实现更低导通电阻。其热阻比TO-247降低约15%，电感降低约50%，半桥结构中功率密度提升至TO-247的2.3倍，体积减半即可实现等效功率转换。DOT-247已于2025年9月量产（月产1万个，样品价格20,000日元/个），符合汽车电子标准AEC-Q101的产品计划于2025年10月提供样品。方正微电子：推出高性能SiC MOS功率模块TPAK FA120T003BA（1200V 3.1mΩ），专为新能源汽车主驱电机控制器、EVTOL电机控制器、电动船及超级充电站设计。该模块采用最新一代自研SiC MOS芯片，单模块内阻Rdson＜3mΩ，电流密度提升超50%，单模组峰值输出功率＞100kW，显著提高系统功率密度。芯片通过3000h可靠性认证，模块满足AQG-324标准，封装采用凹槽设计提高爬电距离，适用于1200V多款低Rdson＜10mΩ产品。

Wolfspeed：宣布200mm碳化硅材料产品大规模商用，并推出可供即时认证的200mm碳化硅外延片。结合200mm裸晶圆，该产品实现突破性规模化量产与品质提升，助力高性能功率器件开发。200mm裸晶圆在350μm厚度下参数更优，外延片掺杂和厚度均匀性行业领先，可帮助器件制造商提高MOSFET良率、缩短上市时间，并为汽车、可再生能源及工业领域提供更具竞争力的解决方案。

英飞凌：推出CoolSiC? MOSFET 1200V分立器件TO247-4引脚IMZA封装，第二代产品（G2 1200V/53mΩ）确保安装兼容性，可轻松替换现有系统。该器件在硬开关和软开关拓扑中性能优异，适用于AC-DC、DC-DC和DC-AC组合拓扑。新品开关损耗降低25%，总功率损耗减少10%，MOSFET温度降低11%，具备抗米勒效应可靠性及更优的并联表现，广泛应用于光伏、储能、UPS、电动汽车充电及驱动等领域。

十大逆变器哪个牌子性价比高

综合出货量增速、技术特性与市场适配度，爱士惟、华为、德业股份为现阶段性价比最突出的品牌。

一、高增速与成本效益优选：爱士惟科技

2024年出货量达24.2GW，增长率28%，超行业平均增速18个百分点。该品牌产线兼容3kW至350kW功率段，适配户用至工商业场景，单瓦运维成本较行业均值低0.002元/W，适合预算敏感型项目。

二、大电站场景技术领跑者：华为数字能源

FusionSolar Digital平台实现电网实时数字孪生交互，调峰响应200ms达业界最快，使澳洲项目日发电量波动率降低9.6%。其6.8MW集装箱逆变方案节省土地占用23%，适合戈壁、荒漠等大阵列场景。

三、新兴市场本地化标杆：德业股份

东南亚区域服务包支持泰语/越南语界面，远程诊断准确率92%居新兴市场首位。巴基斯坦离网项目实证显示，供电稳定性达99.6%且支持72小时储能扩容，其5G通信模组可在弱网环境维持300ms级数据回传。

四、存量改造价值重构者：阳光电源

全生命周期焕新方案通过数字孪生建模，使西北10GW旧电站组串失配率从12%降至3%，改造后电站LCOE（平准化度电成本）下降0.15元/kWh，IRR提升2.1个百分点。

五、户用轻量化代表：锦浪科技

光伏健康APP实现发电模拟误差<3%，欧洲户用市占率达18%。其3-10kW机型整机重量较同类轻14%，安装工时节省1.5人/日，支持-25℃~60℃宽温运行。

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