一文解读IGBT及其储能应用价值

时间： 2024-02-20 来源：芯长征科技公众号

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

储能系统成本主要由电池和储能逆变器构成，两者合计构成电化学储能系统成本的80%，其中储能逆变器占到20%。IGBT绝缘栅双极型晶体管为储能逆变器的上游原材料，IGBT的性能决定了储能逆变器的性能,占逆变器价值量的20%-30%。

IGBT在储能领域的主要作用就是变压、变频、交变转换等，是储能应用中不可缺少的器件。

图 1 IGBT模块

IGBT储能应用价值

1、储能 IGBT 价值量较光伏更高

储能用更多的 IGBT 和 SiC，涉及到 DCDC 和 DCAC 两个环节。两种方案，光储一体以及单独储能系统。独立的储能系统，功率半导体器件的用量是光伏的 1.5 倍左右。目前光储一体可能占比超过 60-70%，单独储能系统占比 30%。

图 2 比亚迪IGBT模块

2、IGBT具有广泛的应用层，在储能逆变器中较MOSFET更具优势　

在实际项目中IGBT已逐渐取代MOSFET作为光伏逆变器和风力发电逆变器的核心器件，新能源发电行业的迅速发展将成为IGBT行业持续增长的全新动力。

什么是IGBT

IGBT，绝缘栅双极型晶体管，绝缘栅简单理解是一个阀门。通俗的理解，是带阀门控制的能控制电子双向（多向）流动的晶体管。

图 3 西门子IGBT模块

是由BJT双极型三极管和绝缘栅型场效应管MOS组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有 MOSFET金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管GTR的低导通压降两方面的优点。

图 4 宏微IGBT模块

IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断。IGBT 的驱动方法和 MOSFET 基本相同，只需控制输入极N 一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。

IGBT是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”，作为国家战略性新兴产业，在新能源装备等领域应用极广。

优势

IGBT具备包括输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度快、通态电流大、导通压降低、损耗小等诸多优点，因此在当前市场环境中具有绝对优势。

因此，IGBT成为当前功率半导体市场最主流的器件，在新能源发电、电动汽车及充电桩、电气化船舶、直流输电、储能、工业电控和节能等众多领域均有广泛应用。

图 5 英飞凌IGBT模块

分类

依产品结构形式不同，IGBT 有单管、IGBT 模块和智能功率模块 IPM 三种类型。

IGBT 单管主要应用于小功率家用电器、分布式光伏逆变器及小功率变频器等领域；

图 6 英飞凌IGBT单管

IGBT 模块主要应用于大功率工业变频器、电焊机、新能源汽车（电机控制器、车载空调、充电桩）等领域（当前市场上销售的多为此类模块化产品）；

图 7 富士IGBT模块

智能功率模块 IPM 主要在变频空调、变频洗衣机等白色家电领域有广泛应用。

图 8

根据应用场景的电压不同，IGBT 有超低压、低压、中压和高压等类型。

其中新能源汽车、工业控制、家用电器等使用的 IGBT 以中压为主，而轨道交通、新能源发电和智能电网等对电压要求较高，主要使用高压 IGBT。

图 9

IGBT 多以模块形式出现，IHS 数据显示模块和单管的比例为 3:1。模块是由 IGBT 芯片与 FWD（续流二极管芯片）通过定制化的电路桥接，并通过塑料框架、衬底及基板等封装而成的模块化半导体产品。

基础工作原理在于，以最小能量损耗实现电流转换，是一种具有隔离栅极结构的双极晶体管；栅极自身就是 MOSFET，因此结合了双极晶体管的高载流能力和高阻断电压的优点。

市场现状

2022年，我国IGBT行业产量达到0.41亿只，需求量约为1.56亿只，自给率26.3%。

目前，国内IGBT市场主要由英飞凌、三菱电机、富士电机等海外厂商占据，其中占比最高的是英飞凌，为15.9%。

IGBT模组市场CR3达56.91%，国产厂商斯达半导和中车时代的市占率合计占比为5.01%。全球IGBT分立器件市占率前三的厂家市场份额合计达到了53.24%，国产厂商仅士兰微一家以3.5%的市场份额进入全球IGBT分立器件市占率前十厂商。

图 10

参考资料：工采网电子元件、乐晴智库、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）及应用进行讨论、东海证券、变频器世界、基本面投资、网络等。

文章来源：艾邦储能与充电

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由三年不鸣转载自芯长征科技公众号，原文标题为:IGBT及其储能应用价值，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

新能源汽车PTC加热器EMC问题解决方案

PTC加热器作为新能源汽车暖风系统核心部件，在新能源汽车上已经大批量应用。纯电动汽车因为没有传统汽车的发动机，没有了热源，因此需要靠PTC加热器的热能来采暖。在新能源汽车领域，PTC加热技术也是汽车热管理重要组成部分。针对不同的测试标准和应用场景，要选择合适的元器件，以此达到事半功倍的效果，特别是针对EMC问题，有专器专用的说法，本文通过对PCT加热部件的问题分析，给广大工程师提供多一种解决方案。

设计经验发布时间 : 2024-04-13

【经验】新能源汽车电池有几种，它们的区别在哪里?

目前新能源汽车电池分类主要从两方面，按电池材料，可以分为铅酸电池、镍电池和锂电池。按封装类型，可以分为圆柱形电池、方形电池和软包电池。格瑞普将介绍不同类型电池的特点和它们的区别在哪里呢?

设计经验发布时间 : 2022-06-26

新能源汽车里的“骨架”：PCB线路板的崛起

捷多邦JDB的FPC产品已经广泛应用于新能源汽车的动力电池、车灯、显示模组等领域，与国内外知名的新能源汽车品牌建立了良好的合作关系。捷多邦JDB将继续秉承“创新、协作、共赢”的理念，与新能源汽车产业共同发展，为打造绿色出行和美好生活贡献力量。

设计经验发布时间 : 2023-11-15

新能源汽车碳化硅800V平台架构优势及实现方式解析

受限于硅基IGBT的工作频率和偏大的元件尺寸，目前大部分新能源车产品采用的是400V平台。随着碳化硅半导体技术的发展，越来越多车企打造出基于碳化硅的800V甚至更高的高压平台。SMC桑德斯微电子根据客户的需求设计和生产半导体及相关产品。2015年，SMC布局碳化硅产品的设计、研发与制造，并推出了一系列节能可靠、高性价比的大功率碳化硅产品器件，可广泛运用于包括新能源汽车、光伏、储能、电源等各个领域。

技术探讨发布时间 : 2024-05-22

必易微（KIWI）家用电器电源选型指南

目录- 公司介绍家用电器电源产品选型表家用电器电源产品方案和应用介绍

型号- KP3282,KP21825C,KP3281,KP52X218,KP311A,KP2264H,KP311B,KP522211,KP3116,KP525208,KP525201,KP86202,KP86201,KP36374,KP36572,KP82201,KP36373,KP8110X,KP521405,KP522218,KP521403,KP3114,KP3112,KP3311,KP3210B,KP521403A,KP522201,KP526208,KP523211,KP81103,KP81102,KP85302,KP81101,KP85301,KP3221,KP522208,KP522405,KP3224,KP523218,KP3222,KP85309,KP2161M,KP3211B,KP2262H,KP526201,KP2126,KP321AB,KP36675,KP36674,KP36673,KP85211,KP523201,KP52X201,KP523208,KP3212B,KP52X208,KP2161,KP521405A,KP3206,KP3205,KP524201,KP85321,KP52X211,KP3284,KP524208,KP21824M

选型指南 - 必易微 - REV1.21 - 2022/8/25 PDF 中文下载

碳化硅功率半导体在新能源汽车领域的应用

新能源汽车是“中国制造2025”战略的重点领域之一。在未来5年内，中国将超越美国，成为全球最大的电动汽车市场。中瑞宏芯在制造碳化硅器件领域的专有技术能够为电动汽车应用提供完整的解决方案。中瑞宏芯的产品可用于新能源汽车OBC、HV-LV DC-DC转换器、电驱逆变器、充电桩及电动空调压缩机控制器、PTC加热器等。

技术探讨发布时间 : 2024-11-08

【材料】黏合未来：JONES新能源汽车领域胶黏剂解决方案

中石科技（JONES）拥有多种胶黏剂解决方案，提供多种产品种类，包括结构胶、密封胶、导热结构胶、灌封胶等。这些多样化的产品在新能源汽车的电池包、电机、电控系统以及ADAS（先进驾驶辅助系统）等领域得到广泛的应用。JONES致力于为客户提供卓越的胶黏剂技术，以满足不同应用需求，为新能源汽车行业的创新和发展贡献力量。

产品发布时间 : 2023-10-28

【视频】蓉矽高可靠性SiC功率器件在光储充与新能源汽车上的应用

型号- NCD30S40TTD,NC1M120C12HT,NC1M120C12W,NC1D120C10AT,NCD30S20TTD,NC1D120C20KT,NC1D120C30KT,NC1M120C40HT,NC1M120C75HT

商品及供应商介绍 - NOVUSEM PPTX 中文下载

中国新能源汽车几何式发展，瑞之辰布局SiC市场

近年来，中国新能源汽车市场发展迅猛。根据中汽协数据显示，2023年，中国新能源汽车销量达到了949.5万辆，同比增长37.9%。预计2024年，中国新能源汽车销量可能将达到1200-1300万辆，并占据全球新能源汽车总销量的约60%。新能源汽车的迅猛发展，倒推车规级碳化硅SiC功率器件的需求也呈井喷式增长。深圳瑞之辰率先察觉这一趋势，早已布局SiC（碳化硅）领域，正发力推动行业高质量发展。

行业资讯发布时间 : 2024-11-01

华日轻金（苏州）精密配件是日本轻金属集团在中国全资投资的核心子公司之一，主要的业务范围为铝合金零件的开发、生产与销售，为客户提供汽车功率模块散热器、IGBT散热器、动力电池水冷板，底盘悬架零部件以及天窗导轨等，各种用于汽车的产品，并从最初的设计研发直到产品量产，为客户提供一站式服务。

功率模块散热器 IGBT散热器动力电池水冷板功率模块冷却器 IGBT冷却器动力电池冷却板新能源汽车功率模块散热器新能源汽车动力电池水冷板汽车ABS刹车用部品汽车天窗导轨汽车保险杠缓冲器部品汽车底盘部品

授权代理商 - 世强先进（深圳）科技股份有限公司线上商城技术资料

展开

大族电机（HANS MOTOR）新能源汽车电机选型指南

描述- 深圳市大族电机科技有限公司是大族激光(股票代码：002008)的全资子公司，是集研发、生产和销售为一体的国家级高新技术企业。公司自2005年成立以来，致力于直驱电机系统的研发和应用，得到了广大客户的支持和信赖，是国内直驱电机的领先者。并于2016年开始研发制造新能源汽车驱动电机及控制器主要产品有永磁同步电机，开关磁阻电机，直流无刷电机，交流异步电机，及控制器。产品实现了系列化，标准化。

型号- ACAM175125N06AA,PMSMI155072N04AA,PMSMI168120N06AA,PMSMI168080N06AA,ACAM155110N06AA,BLDCI132056N05AA,PMSMI155050N06AA,PMSMI168100N06AA,ACAM155120N06AA,ACAM155100N06AA

选型指南 - 大族电机 - 2021/5/24 PDF 中文下载