【选型】如何为1500V光伏逆变器选择合适的IGBT功率模块？

时间： 2018-02-14 来源：世强作者：zyliuliu

技术问答

随着国内光伏系统装机量的不断增加，其发展模式逐渐由高补贴、高依赖国家政策转变为低补贴、高竞争力的模式，力争在"十三五"末实现用电侧光伏电价的平价上网。这给光伏系统，尤其是光伏逆变器带来很大的成本压力和设计难度。

发展趋势：

光伏逆变器作为光伏系统的桥梁，串联在整个发电系统中，虽然成本占比低，但至关重要。为了适应光伏系统发展模式的变化，光伏逆变器亟待进行一次深入的变革，来降低系统成本，提高光伏的利用效率，增加发电量。

众所周知，光伏系统从600V进化到1000V的时候，带来成本大幅度下降，发电量的有效提升。同样当1000V进化到1500V的时候，也会有类似的效益发生，逆变器功率的提升，降低安装和运维成本。因此，1500V系统必将成为未来光伏系统发展的趋势。

存在问题：

目前，主流的电站设计以及光伏组件、逆变器、线缆等所有相关产品均基于直流端1000V的电压要求设计和制造。作为光伏逆变器的核心器件，IGBT功率模块都采用了1200V耐压的BOOST模块和MNPC模块，如图1所示：

图1：1000V系统光伏逆变器拓扑图

1200V耐压的功率器件无法满足1500V系统的耐压要求。因此，如何选择合适的拓扑结构和IGBT功率模块成为1500V光伏逆变器的设计难点和重点。

解决方案：

为了满足1500V系统耐压需求，在IGBT功率器件的选型上通常有两种选择：

1、继续采用如图1所示的拓扑结构，在BOOST模块和MNPC模块中均使用1700V耐压的IGBT晶圆。这种方式虽然满足了1500V系统的耐压要求，但由于1700V 耐压的IGBT只能运行在较低的开关频率，这会导致无源器件（电感、电容）的体积增加、效率降低、整机的成本也不能得到有效控制；

2、采用对称式BOOST和NPC拓扑结构，仍然使用1200V及以下耐压的功率器件。其中，对称式BOOST电路采用SiC MOSFET，NPC电路采用1200V耐压的IGBT。这种拓扑结构和器件选择既可以实现较高的开关频率，同时又能有效的降低损耗、提高效率，减小整机的体积。

VINCOTECH针对1500V电压等级的光伏逆变器，专门推出了高集成度的对称式BOOST模块（型号10-FY09S2A065ME-L869L08）和NPC模块（型号10-F124NIx150SH03-LGx8F98），如图2和图3所示：

图2：对称式BOOST模块拓扑

10-FY09S2A065ME-L869L08为全SiC模块，其中MOSFET为900V/65mΩ的SiC MOS，采用对称式BOOST拓扑，可以实现超高的开关频率，有效减小无源器件（电感和电容）的体积和重量。同时，SiC器件具有非常低的开关损耗，可以进一步提高整机效率。

图3：NPC模块组合

10-F124NIx150SH03-LGx8F98是由两个模块组合实现NPC拓扑电路，其内部采用了1200V/150A的IGBT晶圆，组合成NPC模块后，其规格达到2400V/150A。该模块组合在满足1500V系统耐压需求的基础上，采用了低耐压的IGBT，实现了较高的开关频率，有利于光伏逆变器实现更高的效率和更小的体积。

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全部评论（5）

zhaoxg Lv3. 高级工程师 2019-03-07

集散式系统，智能汇流箱也可以用了！
阿尼古 Lv8. 研究员 2023-07-11

感谢分享
terrydl Lv9. 科学家 2018-07-23

学习了
用户18396822 Lv8 2018-05-01

很好
yingqiming Lv7. 资深专家 2018-03-06

不错

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