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三相混合逆变器解决方案

使用合适的半导体解决方案改进三相混合逆变器解决方案的设计

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概述

气候问题和地缘政治不稳定正在推动对能源自耗的需求。光伏(PV)通过使家庭中的能源生产和消费成为可能，为实现这种能源独立提供了一种便捷的方式。但是，传统的串式逆变器或微型逆变器无法满足对储能的需求。这就是混合逆变器的作用所在。

产品优势

  • 减少材料量
  • 简单的升压拓扑结构
  • 双向能量传输
  • 更高的转换效率
  • 减少电池容量
  • 低转换损耗

框图

关于

三相混合逆变器解决方案介绍

混合逆变器为自用开辟了新的大门，同时减少了建造光伏系统所需的材料量、空间和复杂性。它们不仅可以连接多个光伏电池板并将产生的直流电转换为交流电，还可以将直流电直接供应给蓄电池等储能系统 (ESS)。通过集成 ESS 组件，混合逆变器消除了不必要的功率转换，从而减少了损耗。我们为您的三相混合逆变器提供广泛的解决方案，从电源和感应，到控制和连接。

主要拓扑

三相混合逆变器的功率级主要采用以下几种拓扑结构。

首先，DC-DC 阶段将可变直流电压转换为固定直流电压，同时通过 MPPT(最大功率点跟踪)技术确保从光伏电池板提取最大功率。通常，此阶段首选简单的升压拓扑。

接下来，DC-DC 级可在电池 ESS 和直流总线之间实现双向能量传输。一般来说，高压电池宜采用非隔离式双向 DC-DC 转换器，低压电池宜采用隔离式双向 DC-DC 转换器。

最后，DC-AC 级将直流电转换为与电网兼容的交流电。在此阶段，首选两电平或三电平拓扑。特别是，三电平 NPC1/NPC2 拓扑因其更高的效率而被广泛使用。三电平NPC1 可实现超过 20 kHz 的开关频率操作，即使对于超大的光伏电池板也是如此。三电平 NPC2 使用 600 V 和 1200 V 器件，这是最适合开关频率低于 20 kHz 运行的拓扑结构。

我们的产品适用于功率高达 30 kW 的设计

我们为三相混合逆变器提供广泛的解决方案。通常，这些逆变器的额定功率大约在几千瓦到30 kW之间。对于高达 10 kW 的功率，英飞凌的分立式 IGBT、MOSFET、CoolSiC MOSFET 和 CoolSiC™™ 肖特基二极管是实现最佳性价比的首选。

通过使用英飞凌的模块产品，还可以实现同类最佳的功率密度和高度的制造便利性。在10 kW以上的功率范围内，混合逆变器通常采用英飞凌的IGBT和CoolSiC MOSFET功率模块，如CoolSiC™™ Easy模块、Easy Booster模块和Easy 三电平模块系列。

所有开关都需要驱动器，所有驱动器都需要控制。我们还为您的逆变器设计提供合适的EiceDRIVER™栅极驱动器，以及 XMC™ 和PSoC™微控制器。最后，每个功能块都需要一个传感器和辅助电源，因此我们提供 CoolSET™ 以及我们的 1.7 kV CoolSiC™ MOSFET 和TLI4971电流传感器。AIROC™ 系列提供了解决连接的智能组合，该系列在单个设备中提供Bluetooth®和 WiFi。

有关 MOSFET 的更多信息
有关 IGBT 的更多信息
栅极驱动器的更多信息
微控制器的更多信息
更多关于传感器的信息
三相混合逆变器的趋势和要求

特别是，额外的功率转换模块要求更高的转换效率。在电池应用中，转换效率的提高将降低电池容量及其相关的电池成本。此外，这些逆变器安装在住宅空间内，因此逆变器设计必须在小尺寸内实现无风扇运行。这是极具挑战性的要求，要求在较高的开关频率操作下降低转换损耗。因此，制造商正在关注效率和功率密度的提高，尤其是部分负载效率对于进一步提高系统的性能非常重要。

同类最佳的混合逆变器必须高效、功率密集且紧凑。宽禁带技术使逆变器能够比以前更快地切换，转换损耗显著降低。这种效率的提高能够降低电池容量并实现无风扇设计。这些功能在住宅和商业设施中具有很大的不同，在这些设施中，需要更安静、更小的系统。最终，它们减少了制造更轻、更高效的混合逆变器所需的材料量。

三相混合逆变器解决方案介绍

混合逆变器为自用开辟了新的大门，同时减少了建造光伏系统所需的材料量、空间和复杂性。它们不仅可以连接多个光伏电池板并将产生的直流电转换为交流电，还可以将直流电直接供应给蓄电池等储能系统 (ESS)。通过集成 ESS 组件，混合逆变器消除了不必要的功率转换，从而减少了损耗。我们为您的三相混合逆变器提供广泛的解决方案，从电源和感应，到控制和连接。

主要拓扑

三相混合逆变器的功率级主要采用以下几种拓扑结构。

首先，DC-DC 阶段将可变直流电压转换为固定直流电压，同时通过 MPPT(最大功率点跟踪)技术确保从光伏电池板提取最大功率。通常，此阶段首选简单的升压拓扑。

接下来，DC-DC 级可在电池 ESS 和直流总线之间实现双向能量传输。一般来说，高压电池宜采用非隔离式双向 DC-DC 转换器，低压电池宜采用隔离式双向 DC-DC 转换器。

最后，DC-AC 级将直流电转换为与电网兼容的交流电。在此阶段，首选两电平或三电平拓扑。特别是，三电平 NPC1/NPC2 拓扑因其更高的效率而被广泛使用。三电平NPC1 可实现超过 20 kHz 的开关频率操作，即使对于超大的光伏电池板也是如此。三电平 NPC2 使用 600 V 和 1200 V 器件，这是最适合开关频率低于 20 kHz 运行的拓扑结构。

我们的产品适用于功率高达 30 kW 的设计

我们为三相混合逆变器提供广泛的解决方案。通常，这些逆变器的额定功率大约在几千瓦到30 kW之间。对于高达 10 kW 的功率，英飞凌的分立式 IGBT、MOSFET、CoolSiC MOSFET 和 CoolSiC™™ 肖特基二极管是实现最佳性价比的首选。

通过使用英飞凌的模块产品，还可以实现同类最佳的功率密度和高度的制造便利性。在10 kW以上的功率范围内，混合逆变器通常采用英飞凌的IGBT和CoolSiC MOSFET功率模块，如CoolSiC™™ Easy模块、Easy Booster模块和Easy 三电平模块系列。

所有开关都需要驱动器，所有驱动器都需要控制。我们还为您的逆变器设计提供合适的EiceDRIVER™栅极驱动器，以及 XMC™ 和PSoC™微控制器。最后，每个功能块都需要一个传感器和辅助电源，因此我们提供 CoolSET™ 以及我们的 1.7 kV CoolSiC™ MOSFET 和TLI4971电流传感器。AIROC™ 系列提供了解决连接的智能组合，该系列在单个设备中提供Bluetooth®和 WiFi。

有关 MOSFET 的更多信息
有关 IGBT 的更多信息
栅极驱动器的更多信息
微控制器的更多信息
更多关于传感器的信息

三相混合逆变器的趋势和要求

特别是，额外的功率转换模块要求更高的转换效率。在电池应用中，转换效率的提高将降低电池容量及其相关的电池成本。此外，这些逆变器安装在住宅空间内，因此逆变器设计必须在小尺寸内实现无风扇运行。这是极具挑战性的要求，要求在较高的开关频率操作下降低转换损耗。因此，制造商正在关注效率和功率密度的提高，尤其是部分负载效率对于进一步提高系统的性能非常重要。

同类最佳的混合逆变器必须高效、功率密集且紧凑。宽禁带技术使逆变器能够比以前更快地切换，转换损耗显著降低。这种效率的提高能够降低电池容量并实现无风扇设计。这些功能在住宅和商业设施中具有很大的不同，在这些设施中，需要更安静、更小的系统。最终，它们减少了制造更轻、更高效的混合逆变器所需的材料量。

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