Q2

光電轉(zhuǎn)化效率是光伏降本的關(guān)鍵之一，貴公司如何通過新一代功率半導(dǎo)體幫助客戶解決當(dāng)前困境，目前貴公司能為光伏行業(yè)提供怎么樣的解決方案，該方案的優(yōu)勢如何體現(xiàn)？

陸思清

大中國區(qū)三菱電機(jī)半導(dǎo)體應(yīng)用技術(shù)中心副經(jīng)理

針對光伏行業(yè)，三菱電機(jī)新研發(fā)了工業(yè)LV100封裝IGBT模塊產(chǎn)品，電壓等級有1200V、1700V和2000V，電流等級有800A和1200A。模塊優(yōu)化了內(nèi)部芯片布局和外部端子排列，有利于模塊的并聯(lián)應(yīng)用，使其可廣泛應(yīng)用于逆變器的各自配置和容量。模塊搭載了三菱第7代IGBT和RFC二極管，有助于降低功率損耗。同時(shí)，模塊優(yōu)化了內(nèi)部電極結(jié)構(gòu)，大大降低了內(nèi)部封裝電感，提高了可靠性。

工業(yè)LV100封裝IGBT模塊

小田切 亨

富士電機(jī)（中國）有限公司副總經(jīng)理、半導(dǎo)體營業(yè)本部 本部長

富士電機(jī)于2021年推出了基于X系列IGBT技術(shù)的新一代工業(yè)RC-IGBT（Reverse-Conducting IGBT)模塊產(chǎn)品系列。通過X系列芯片技術(shù)的低損耗和基于RC-IGBT的散熱性能的提高，逆變器的輸出功率密度得以進(jìn)一步提升一個等級。先進(jìn)的寬禁帶半導(dǎo)體器件也有助于系統(tǒng)效率的提升。

富士電機(jī)于2018年就推出了基于第一代溝槽柵結(jié)構(gòu)的全碳化硅模塊。今年將會量產(chǎn)第二代SiC-Mosfet，通過芯片減薄和溝槽間距微細(xì)化技術(shù)單位面積的導(dǎo)通電阻比第一代降低了23%。整體損耗相對于富士電機(jī)最新的硅模塊可以降低百分之六十以上，可以大大提升逆變器的整體效率。

賈鵬

安森美(onsemi)全球方案中心應(yīng)用市場工程師

安森美是領(lǐng)先的功率器件廠商，能夠提供適用于目前光伏市場的低中高壓IGBT、MOSFET單管和模塊產(chǎn)品及先進(jìn)的高能效封裝。同時(shí)，安森美也是唯一能提供從碳化硅襯底到模塊的端到端供應(yīng)商。憑借我們的碳化硅產(chǎn)品整合的端到端供應(yīng)鏈和領(lǐng)先市場的效率，我們?yōu)榭蛻籼峁┧�需的供�?yīng)保證，以支持未來快速增長的市場。

安森美提供寬廣的功率器件陣容讓設(shè)計(jì)人員選擇最適合應(yīng)用尺寸、成本和能效要求的電源拓?fù)�，我們基于SiC的太陽能逆變器模塊能效超過99%，我們的SiC MOSFET實(shí)現(xiàn)更快速的開關(guān)和更小巧的終端產(chǎn)品，如1200V M3S SiC MOSFET在硬開關(guān)應(yīng)用中比領(lǐng)先行業(yè)的競爭對手減少達(dá)20%的功率損耗；我們新的D3 1200V SiC二極管系列最小化導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，提高終端應(yīng)用能效；我們的全SiC和混合SiC模塊經(jīng)優(yōu)化提供卓越的性能，比分立器件熱阻更低，易于安裝，有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的封裝和引腳，如將在本次PCIM Asia展出的全SiC功率集成模塊(PIM) NXH010P120MNF1非常適用于3相太陽能逆變器和儲能系統(tǒng)，采用2-PACK半橋架構(gòu)，集成2個1200V SiC MOSFET，RDS(ON)低至10mΩ，高能效和高功率密度，它的較大裸芯片與溝槽式MOSFET相比，降低了熱阻，從而在相同的工作溫度下降低了裸芯片溫度，嵌入的一個負(fù)溫系數(shù)(NTC)熱敏電阻有助于溫度監(jiān)測，靈活的散熱接口提供高可靠性。

圖：全SiC模塊NXH010P120MNF1

此外，安森美也提供除功率器件以外的門極驅(qū)動、隔離、檢測、聯(lián)接等方案，如下面的框圖所示。在系統(tǒng)方面安森美也有很強(qiáng)的技術(shù)和系統(tǒng)知識，為客戶提供全球的應(yīng)用支援。

圖：太陽能方案框圖(橙色表示安森美可提供)

吳毅鋒

珠海稼未來科技有限公司CEO&CTO

鎵未來已量產(chǎn)650V氮化鎵大功率器件，具有極低的開關(guān)損耗和導(dǎo)通內(nèi)阻。

在戶用光伏的MPPT升壓線路中使用氮化鎵器件代替硅MOSFET，而后級DC-AC逆變線路當(dāng)中，采用氮化鎵器件取代IGBT，整體的轉(zhuǎn)換效率可提升3%，等價(jià)于單位面積發(fā)電量的提升。使用氮化鎵器件，變換器的開關(guān)頻率可以提升2-3倍，降低了磁性器件的尺寸，另一方面功率損耗的降低也大大降低了散熱片的體積，從而使得整機(jī)體積和重量能減少30%，方便安裝。

Doug Bailey

Power Integrations市場營銷副總裁

對于光伏中心區(qū)域應(yīng)用，例如能量通過一個中央變換器（也即SCALE-iFlex LT雙門極驅(qū)動器）進(jìn)行路由的大型裝置，優(yōu)化硅是必不可少的，并且需要高性能的并聯(lián)。動態(tài)和靜態(tài)均流性于并聯(lián)模塊的穩(wěn)定工作至關(guān)重要。對于相同的功率輸出，使用SCALE-iFlex LT的系統(tǒng)只需要五個并聯(lián)模塊，而其他廠商的方案則需要六個。實(shí)現(xiàn)成本和復(fù)雜性顯著降低的技術(shù)原因在于，保證模塊之間的開通和關(guān)斷指令的延遲差異小于20ns，在導(dǎo)通600A額定電流時(shí)模塊之間的電流差異小于20A。這使得各模塊能夠可靠地運(yùn)行，而無需進(jìn)行電流降額，而電流降額在不太先進(jìn)的驅(qū)動器解決方案中是必不可少的。

最多6個EconoDUAL 3或同等的功率模塊可以從同一個絕緣主控制(IMC)單元進(jìn)行并聯(lián)，其外形比傳統(tǒng)產(chǎn)品更加緊湊。模塊適配門極驅(qū)動器(MAG)的外形尺寸與EconoDUAL模塊相匹配，每個EconoDUAL模塊具有兩個SCALE-2 ASIC（每個通道一個），以優(yōu)化并聯(lián)對稱性、提高效率并增強(qiáng)保護(hù)。

對于較小的光伏組串裝置，SCALE-iDriver高效率單通道門極驅(qū)動器支持高達(dá)1200V和數(shù)百千瓦的IGBT和SiC-MOSFET逆變器設(shè)計(jì)，無需推動級。這樣將提高系統(tǒng)效率，客戶只需完成一個設(shè)計(jì)即可覆蓋整個產(chǎn)品陣容中不同額定功率的逆變器。開關(guān)頻率高達(dá)150kHz，可支持多種應(yīng)用。

SCALE-iDriver門極驅(qū)動器采用Power Integrations的高速FluxLink™通信技術(shù)，可大幅增強(qiáng)絕緣性能。FluxLink是一項(xiàng)革新性的信號傳輸技術(shù)，它可取代光耦器和電容性或硅基方案，顯著提高可靠性并提供1200V加強(qiáng)絕緣。

器件還可在開關(guān)操作期間提供完整的短路保護(hù)(≤2µs)和過壓保護(hù)。

隨著風(fēng)機(jī)價(jià)值的普遍下降，風(fēng)電變流器將承擔(dān)巨大的壓力，作為功率器件廠商，將如何幫助風(fēng)電行業(yè)客戶越過鴻溝？

小田切 亨

富士電機(jī)（中國）有限公司副總經(jīng)理、半導(dǎo)體營業(yè)本部 本部長

我們認(rèn)為風(fēng)電變流器的大容量，高電壓化的趨勢不會改變。如之前所述，富士的RC-IGBT可以大幅降低結(jié)-殼熱阻，因此特別適用于具有低頻工況的機(jī)側(cè)變流器。例如富士2合1封裝的1700V/800A RC-IGBT模塊，在兩電平拓?fù)湎拢?并聯(lián)就可以實(shí)現(xiàn)1.5MW以上的輸出能力，在業(yè)界收到廣泛的歡迎。

從國外的風(fēng)電市場看，950V系統(tǒng)的普及率越來越高，在未來使用2.xkV等級模塊的兩電平系統(tǒng)可能會有更大成本上的優(yōu)勢。

Doug Bailey

Power Integrations市場營銷副總裁

與光伏市場一樣，風(fēng)電行業(yè)也在提高現(xiàn)有硬件的利用率。因此，對于集中式和分散式部署，我們的SCALE-iFlex LT和 SCALE-iDriver解決方案可分別提供巨大的優(yōu)勢，如前面兩個問題的回答中說述。對于集中式部署，即插即用型SCALE-iFlex™ LT雙門極驅(qū)動器允許用戶從功率逆變器和變換器堆棧中節(jié)省每六個模塊中的一個；在分散式部署中，SCALE-iDriver門極驅(qū)動器使用戶能夠受益于最新的SiC技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化。