SiC器件：让光伏逆变器功率密度高达50Kw/L

时间： 2016-07-20 来源：世强作者：zyliuliu

随着电力电子变换系统对效率和体积提出更高要求，SiC（碳化硅）将会是越来越合适的半导体器件。尤其针对光伏逆变器和UPS应用，SiC器件是实现其高功率密度的一种非常有效的手段。

SiC在以下3个方面具有明显的优势：

• 击穿电压强度高（10倍于Si）

• 更宽的能带隙（3倍于Si）

• 热导率高（3倍于Si）

从目前电压等级4Kv以下的应用来看，SiC MOSET有取代Si MOSFET的趋势。SiC MOSFET有着卓越的开关损耗和超小的导通损耗。目前,SiC MOSFET大批量应用的最大障碍还是居高不下的价格。但综合评估整个系统成本， SiC MOSFET能够带来系统整个体积和其他成本的下降。

图1显示的是使用SiC MOSFET替代IGBT的逆变器BOOST电路应用，其中开关管和整流二极管分别使用了CREE的C2M0080120D和C4D10120D。

图1：使用SiC功率器件（开关频率100KHz）的10Kw光伏逆变器

为了有效降低系统成本和提高功率密度，需要尽可能提高产品的开关频率，降低使用电抗器的感量和体积。传统的Si IGBT开关频率受开关损耗的限制只能做到10~20kHz，而SiC mosfet可以将开关频率提高到100~200kHz，且开关损耗很低。根据以下计算公式：

开关频率的提高，可以有效减少电感器的体积和重量，同时实现比Si IGBT更高的效率。

图2显示的是功率为5Kw的逆变器使用的电抗器，分别在20kHz和100kHz两种开关频率下的电感参数：

图2：20kHz和100kHz两种开关频率的电感对比

图3：两款电感的实物尺寸对比

通过上述的对比，可以看出使用CREE SiC器件提高开关频率，可以有效减小系统体积，使光伏逆变器实现超高的功率密度。

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全部评论（71）

北冥之鲲 Lv8 2019-03-14

碳化硅功率器件可以降低导通损耗，提高开关频率，适合高功率密度电源设计。
小李飞刀 Lv8. 研究员 2019-06-12

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maomao Lv8. 研究员 2019-05-17

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用户63962724 Lv3. 高级工程师 2019-05-14

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