相关元件供应

　　型号：10-FZ12NMA080SH01-M260F           品牌：VINCOTECH

　　Kelvin Emitter for improved switching performance

　　Temperature sensor

　　Mixed Voltage Neutral Point Clamped Topology (T-Type)

　　Module housing: flow 0 Mechanical connection to the PCB: 2 clips Footprint: 68.4 mm x 32.5 mm Height: 12 mm

　　Clip-in, reliable mechanical connection, qualified for wave soldering

　　Convex shaped substrate for superior thermal contact

　　Thermo-mechanical push-and-pull force relief

　　The handling instruction gives information during the design phase of the application and for usage in the production.

　　To ensure a proper long term stability and reliability of the power module in the application details about the PCB requirements, heat sinks and thermal interface material as well as instructions on the assembly process are shown.

　　在光伏发电行业，效率的提升可以直接带来更高的经济效益，提高效率一直是光伏逆变器发展的方向标。本文详细介绍了可以提供高效率的光伏逆变器拓扑结构和功率器件，包括T型三电平拓扑和IGBT模块。

　　光伏逆变器的设计目标

　　1、对光伏电池输出进行最大功率跟踪，使光伏逆变器得到最大的输入功率;

　　2、降低光伏逆变器损耗，提高效率;

　　3、实现更高的集成度，增强整机稳定性。

　　图1所示为光伏逆变器逆变电路拓扑图：

　　图1：光伏逆变器逆变电路拓扑

　　典型的光伏逆变器是由BOOST升压电路实现对光伏电池输出的最大功率点跟踪，然后通过逆变电路完成直流电逆变为可以并网的交流电。常用的逆变电路的拓扑结构主要有：两电平、I型三电平、T型三电平，拓扑分别如图2所示：

　　图2：三种逆变拓扑图

　　对三种逆变拓扑进行热损耗测试，得到结论如图3所示：

　　图3：三种逆变拓扑损耗对比

　　由图3可以看到，两电平逆变拓扑由于开关频率较低、电流谐波大等原因，其滤波电感和功率器件的开关损耗都很高，整体损耗最大;I型三电平拓扑由于存在中点钳位二极管，其功率器件的导通损耗相对较高;而T型三电平在三种逆变拓扑中损耗是最低的。

　　虽然T型三电平在三种逆变拓扑中损耗是最低的，但T型三电平具有复杂的拓扑结构和更多的功率器件，这会给系统设计带来很多困难，尤其表现在功率器件之间的电气连接、EMC设计和结构布局等方面。研发工程师希望使用更少的器件数量、优化的拓扑结构和容易安装的封装来设计可靠的产品。

　　解决方案

　　针对上述问题，Vincotech推出了一系列的T型三电平模块，其结构紧凑，将多个分立器件(包括IGBT、二极管以及NTC电阻等器件)集成到一个模块中，减少了功率器件之间连线的寄生阻抗。如图2所示：

　　图4：T型三电平模块原理图

　　由图2可以看到，Vincotech T型三电平模块主要有以下几点优势：

　　1、T型三电平拓扑结构可以使光伏逆变器达到更高的效率;

　　2、驱动回路与主功率回路分别从不同的管脚分别引出，减少了IGBT主功率回路对驱动回路的电磁干扰;

　　3、通过对模块内部的绑定线，管脚布置以及内部走线进行优化设计，降低了模块内部的寄生电感，从而实现直流母线环路的低电感设计;

　　4、模块还内置了NTC温度检测电阻，可以实时监测模块的温升，保证模块的可靠运行。

　　Vincotech T型三电平模块常用型号如表1所示：

　　表1

　　逆变器又称电源调整器，根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为独立型电源用和并网用二种。根据波形调制方式又可分为方波逆变器、阶梯波逆变器、正弦波逆变器和组合式三相逆变器。对于用于并网系统的逆变器，根据有无变压器又可分为变压器型逆变器和无变压器型逆变器。

　　通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。

　　如上所述，逆变器有多种类型，因此在选择机种和容量时需特别注意。尤其在太阳能发电系统中，逆变器效率的高低是决定太阳能电池容量和蓄电池容量大小的重要因素。

　　工作原理

　　逆变装置的核心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。该电路通过电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。

　　2005至2010年，全球光伏逆变器市场规模由10.7亿美元增至71.8亿美元，年复合增长率为46.3%。欧洲、亚太地区及北美地区太阳能光伏产业的发展是光伏逆变器市场增长的主要推动力。

　　2007年我国光伏新增装机量仅20MW，到2010年国内光伏新增装机量约520MW，是2009年228MW装机量的2倍多。2011年我国新增装机量达到2.9GW，在全球排名第四。

　　2015年我国光伏逆变器需求量将达到5.0GW，2020年将达到10GW。

　　在我国“十一五”期间，诸如逆变器等光伏发电配套设备多处在研发和创新阶段，较少受到政策关注。“十二五”时期，光伏发电市场的趋势是向全产业链发展，晶硅、组件以外的配套设备将受到市场与政策的进一步关注，发改委将逆变器列入指导目录鼓励类，就是这一趋势的体现。

　　2010年，我国光伏并网容量达500兆瓦，逆变器市场在5亿元左右。目前，“十二五”国内的光伏装机容量目标大幅上调到10GW，较之前公布的目标翻了一番。假设这些装机全部并网，按照1元/瓦造价计算，预计到2015年，国内逆变器市场将达到100亿元。

　　随着光伏逆变器行业竞争的不断加剧，大型光伏逆变器企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的光伏逆变器生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的光伏逆变器品牌迅速崛起，逐渐成为光伏逆变器行业中的翘楚!

　　光伏逆变器是电力电子技术在太阳能发电领域的应用，行业技术水平和电力电子器件、电路拓扑结构、专用处理器芯片技术、磁性材料技术和控制理论技术发展密切相关。

　　另外，功率等级在200 瓦～500 瓦的微型逆变器，可方便地在幕墙、窗台、小型屋面上使用，在最近几年也成为一个细分市场热点。组串型光伏逆变器单相产品以升压电路+单相无变压器拓扑结构为主;组串型光伏逆变器三相产品以升压电路+三相三电平无变压器拓扑结构为主;电站型光伏逆变器以三相桥式电路拓扑为主，同时包括无变压器和有变压器两类。光伏逆变器重点关注以下技术指标：高效率：光伏逆变器的转换效率的高低直接影响到太阳能发电系统在寿命周期内发电量的多少。根据产品型号的不同，国际一流品牌的产品的转换效率最高可达98%以上。长寿命：光伏发电系统设计使用寿命一般为20 年左右，所以要求光伏逆变器的设计寿命需要达到较高水平。高可靠性：光伏逆变器发生故障将会导致光伏系统停机，直接带来发电量的损失，所以高可靠性是光伏逆变器的重要技术指标。宽直流电压工作范围：因为单块太阳电池组件的输出直流电压比较低，所以在实际应用中需要进行多块串联，得到一个较高的直流电压，再进行多组并联后输入到光伏逆变器。由于不同功率、不同电压的光伏电池、不同的串并联方案组合，要求对同一规格的光伏逆变器能够适应不同的直流电压输入。所以，光伏逆变器具有越宽的直流电压工作范围，就越能适应客户的实际应用需求。

　　符合电网并网要求：各国电网对于接入电网的设备都有着严格的技术要求，包括并网电流谐波、注入电网直流分量、电网过欠压时保护、电网过欠频时保护、孤岛保护等。随着大量可再生能源发电设备的接入，对电网的运行、调度提出了新的挑战，电网提出了如低电压穿越、无功补偿、储能等新要求。