在平價上網這一時代趨勢的推動下,1500VDC電站憑借著其在度電成本上的巨大優勢,目前已經成為國內外地面電站的主流解決方案。
此時光伏逆變器的從業小伙伴一定想問:英飛凌作為全球功率半導體器件的執牛耳者,有哪些產品可以用于1500VDC系統呢?我們可以確定并且十分肯定的說:“英飛凌在1500VDC系統的模塊解決方案很多,總有一款可以滿足您的要求”。
話不多說,下面我們隆重邀請今天的主角——FF900R12ME7_B11,登場!
圖1 FF900R12ME7_B11
FF900R12ME7_B11采用了英飛凌的第七代IGBT晶圓技術。IGBT7采用了微溝槽(Micro Pattern Trench)結構, 如圖2所示。與IGBT4相比其靜態損耗顯著降低,并且動態損耗并沒有增加。搭配全新的第七代反并聯二極管芯片—EmCon7能夠實現更干凈的開關,減小震蕩,降低損耗。
圖2 微溝槽單元
圖3是FF900R12ME7_B11與FF600R12ME4_B72在飽和壓降上的對比。可以看到,分別在各自的額定電流規格下,FF900R12ME7_B11在900A時的Vce(sat)比FF600R12ME4_B72在600A時的Vce(sat)降低了350mV @150℃。兩款模塊如果在同等的600A電流下,IGBT7相對于IGBT4在Vce(sat)上的降幅達到560mV之多。
圖3 FF900R12ME7_B11與FF600R12ME4_B72飽和壓降對比
此時,小伙伴們一定會問:這么好的模塊,我們在設計中應該怎么去使用呢?
下面來回答這個問題。典型的使用方式是將三個該模塊拼成一個NPC1/ANPC的三電平橋臂,如果要做到兆瓦級的輸出功率,還需要多個并聯。
圖4
在如下光伏應用的典型工況下:母線電壓1170VDC,開關頻率2.4kHz,輸出電流400A,PF=1我們做了仿真,如圖5所示。從仿真結果可以看出,相對于原來的600A模塊,采用900A模塊可以將系統的模塊總損耗降低20.4%。損耗的降低不僅可以減小客戶的系統散熱成本,還提高了光伏逆變器的轉換效率。
圖5 典型工況下損耗對比
如果這個數據還不夠直觀,我們又進行了如下的一組仿真,如圖6所示。仿真結果表明:母線電壓仍然是1170V看,開關頻率還是2.4kHz,在相同的最高節溫Tvjmax=131.5℃ 下,FF900R12ME7_B11相對于600A模塊輸出電流能力提高了28.5%。
圖6 典型工況下的輸出電流對比
請注意,這里還沒有考慮到小伙伴們采用900A模塊帶來的散熱器溫度的降低,如果考慮這一因素,900A模塊相對于600A模塊,輸出電流能力會提高40%左右。
值得一提的是,這款900A模塊跟上述的600A模塊封裝上是兼容的。FF600R12ME4_B72已經在很多老機型中廣泛應用了。客戶可以在不大幅修改系統結構的前提下把該900A模塊用起來,從而實現功率密度的巨大提升。何樂而不為呢?