电压型逆变电路的开关元件是实现直流到交流转换的关键
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电压型逆变电路是一种将电源" target="_blank">直流电源转换为交流电源的电力电子设备,其特点是直流侧为电压源或并联大电容,直流侧电压基本无脉动,输出电压为矩形波。这种逆变电路广泛应用于各种电源转换场合,如太阳能逆变器、不间断电源(UPS)、电动汽车充电器等。
电压型逆变电路的开关元件是实现直流到交流转换的关键,它们需要具备快速开关能力、较高的电压和电流承受能力以及较小的导通和开关损耗。以下是一些常用的开关元件:
晶体管,特别是双极型晶体管(BJT),在早期的电压型逆变电路中得到了广泛应用。然而,由于以下原因,现代电压型逆变电路更倾向于使用MOSFET和IGBT:
尽管如此,在一些特定的低频或低功率应用中,晶体管仍然可以作为电压型逆变电路的开关元件使用。
电压型逆变电路是电力电子领域的重要组成部分,其开关元件的选择对电路的性能有着决定性的影响。虽然晶体管曾被广泛用于逆变电路,但现代应用更倾向于使用MOSFET和IGBT等更高效的开关元件。
目前常用的光伏逆变器主要分为集中型逆变器、组串型逆变器、功率优化器和微型逆变器这四种类型,而其中微型逆变器在家用光伏发电系统中的更加常用。最近几年,充电头网也先后淘到了昱能科技、达方、ENPHASE ENERGY、禾迈以及天技新能源五家厂商的9款微型逆变器,在深度拆解过后,我们发现英飞凌、意法半导体、Wolfspeed、万国半导体等多家功率器件厂商的身影,下文小编将为您详细介绍。
文中出现的功率器件如上表所示。
将文中功率器件厂商占比绘制成条形图,发现英飞凌占比最高,可达32%。
另将文中出现的功率器件实际应用次数绘制成条形图,发现英飞凌BSC190N15NS3-G实际应用次数最多,可达3次。
这款逆变器最大输出功率为250W,输出电压为220V。直流最高输入电压为44V,支持24-35V最大功率跟踪,最大输入电流为12A。
开关管来自英飞凌,丝印029N06N,实际型号为IPP029N06N,是一颗耐压60V的NMOS,导阻为2.9mΩ,采用TO220封装。
一颗MOS管来自英飞凌,型号IRF7317,是一颗N+P的双MOS管,采用SO-8封装,耐压20V。
一颗MOS管来自安森美,型号FDD3672,是一颗100V耐压,28mΩ的NMOS,采用TO252封装。
一颗MOS管来自ST意法半导体,型号STF21N65M5,耐压710V,导阻150mΩ,采用TO220FP封装。
一颗Wolfspeed C3D04065A,为650V的碳化硅二极管,135℃下工作电流为6A,采用TO-220-2封装。
1、拆解报告:昱能250W光伏并网微逆变器
这款逆变器最大输出功率为250W,输出电压为220V。直流最高输入电压为55V,支持22-45V最大功率跟踪,最大输入电流为12A。
升压开关管来自英飞凌,型号BSC190N15NS3,NMOS,耐压150V,导阻19mΩ,采用PG-TDSON-8封装。
一颗MOS管来自威世,型号SI4848,耐压150V,导阻70mΩ,采用SOP8封装。
一颗MOS管来自意法半导体,型号STB18NM80,NMOS,耐压800V,导阻250mΩ。
ST意法半导体STD10NM65N
一颗MOS管来自ST意法半导体,型号STD10NM65N,是一颗耐压650V的NMOS,导阻430mΩ,采用DPAK封装。
碳化硅二极管来自Wolfspeed沃孚半导体,型号为C4D02120E,耐压为1200V,采用TO-252-2封装。
1、拆解报告:昱能250W光伏并网微逆变器
这款逆变器型号为G64C,支持两路直流输入,其中直流输入电压范围为22-60V,最大输入电压为60V,支持26-45V功率跟踪,最大输入电流为14A,支持600W交流输出功率,额定输出电压为220Vac,输出电流为2.72A。
同步开关管来自德州仪器,型号CSD19502Q5B,NMOS,耐压80V,导阻3.4mΩ,采用SON 5*6封装。
两颗开关管来自东芝,型号TPHR9003NL,NMOS,耐压30V,导阻1.1mΩ。
输出调制管来自意法半导体,型号STB31N65M5,NMOS,耐压650V,导阻124mΩ,采用D2PAK封装。
1、拆解报告:DARFON达方600W光伏并网微逆变器
ENPHASE ENERGY M215光伏并网微型逆变器采用铝合金外壳,自然对流散热,具备IP67防护等级,支持-40℃~65℃,满足户外使用。逆变器最大输出功率为215W,输出电压为230VAC。直流最高输入电压为45V,支持22-36V功率跟踪,最大短路电流为15A。
上图四颗升压MOS管均来自英飞凌,型号BSC190N15NS3-G,是一颗耐压150V,导阻19mΩ的NMOS,使用两颗并联,四颗对应两个变压器。
还有两颗MOS管来自意法半导体,型号STB18NM80,这是一款耐压800V,导阻为250mΩ的NMOS。
快恢复整流管来自瑞能,型号BYV29B-600,规格为600V 9A,采用D2PAK封装。
1、拆解报告:ENPHASE ENERGY 215W光伏并网微型逆变器
ENPHASE ENERGY这款逆变器型号为IQ8X-BAT-US,应用在ENPHASE Encharge 10 电池系统中,支持并网和离网运行,可利用电池在停电时供电,提供高质量,灵活的储能解决方案,极大降低了使用门槛。
逆变器直流输入采用四颗AOS AON6276组成H桥,为NMOS管,耐压80V,导阻2.2mΩ,采用DFN5*6封装。
四颗输出调制MOS管来自英飞凌,丝印60R102G7,实际型号为IPT60R102G7,耐压650V,导阻102mΩ,采用TOLL封装。
1、拆解报告:ENPHASE ENERGY IQ8X 微型逆变器
ENPHASE这款微型逆变器支持使用太阳能电池供电,逆变成220VAC输出,并网输出,将太阳能逆变输送至电网,降低电网负荷。