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太阳能逆变器的功率器件

时间:2019-08-06 来源: 关键字:逆变器   功率   电压   

在现在的生活中,太阳能产品处处可见,人们用太阳能煮饭,还有太阳能热水器等等,无处不见太阳能产品,当然,最重要的还是太阳能发电,但是目前的技术并不能让人们很好利用太阳能发电,而它需要逆变器来配合,在太阳能逆变器的设计中,常用的IGBT分别为平面型IGBT和沟道型IGBT。在平面型IGBT中,多晶硅栅极是呈“平面”分布或者相对于p+体区是水平分布的。本文主要讲解逆变器的相关知识。

在沟道型IGBT中,多晶硅栅极是以“沟道方式向下”进入p+体区。这种结构有一个优点,就是可以减小通道对电子流的阻力并消除电流拥挤现象,因为此时电子垂直地在通道中流过。在平面型IGBT中,电子以某种角度进入通道,引起电流拥挤,从而增加电子流的阻力。在沟道型IGBT中,电子流的增强使Vce(on)大幅度降低。

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太阳能逆变器

除了降低Vce(on)外,通过将IGBT改成更薄的结构可以降低开关能量。结构越薄则空穴-电子复合速度就越快,这降低了IGBT关断时的拖尾电流。为保持相同的耐击穿电压能力,在沟道型IGBT内构造了一个n场阻止层,以便在IGBT上的电压增大时,阻止电场到达集电极区域。这样实现的更低的传导能量和开关能量允许逆变器的尺寸更小,或者相同尺寸逆变器的功率密度更大。

在太阳能发电系统中太阳能电池板需要串联或并联工作,太阳能模块产生的直流电压在几百伏的数量级,如600V或1200V。上述最新的IGBT技术使得针对20kHz开关应用的最新一代600V沟道型IGBT得以实现。以IR公司采用全桥拓扑构建的500W直流/交流逆变器演示板为例,通过测量所降低功耗表明,采用新型经优化的沟道型IGBT器件,可使散热片温度降低16%。功耗的降低使IGBT的效率比前一代IGBT器件提高了近30%。

一般来说,在直流/交流逆变器系统设计中,选择IGBT器件的基本准则是提高转换效率、降低系统散热片的尺寸、提高相同电路板上的电流密度。目前,市场上多家公司提供用于太阳能逆变器的功率器件,其中,包括IR、英飞凌、ST、飞兆半导体、Vishay、Microsemi、东芝等公司。以上就是太阳能发电的相关知识,目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

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