科普 | 碳化硅功率器件与光伏逆变器的未来
光伏发电是碳化硅器件除电动汽车以外的第二大应用领域。光伏逆变器作为光伏电站的转换设备，主要作用是将太阳电池组件产生的直流电转化为交流电。
逆变器与光伏
通俗来说，逆变器是一种将直流电转化为交流电的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，将低压直流电转变为220V交流电。通常，人们使用转换器/整流器将交流电整流变为直流电，而逆变器的作用与此相反，因此得名。
逆变器作为光伏电站的电能转换设备，占据举足轻重的地位。光伏逆变器是将组件产生的低压直流电转换为交流电的电力电子设备，接入负载或者并入到电网中，是光伏系统的核心器件。
目前，主流逆变器分为四类：
集中式逆变器（功率范围在250KW-10MW，主要用于大型地面电站）
集散式逆变器（功率范围在1MW-10MW，主要用于复杂的大型地面电站）
组串式逆变器（功率范围1.5KW-250KW，主要用于户用电站、工商业分布式电站和地面电站等）
微型逆变器（功率范围一般在4kW以下，主要应用于分布式等中小型电站，基于对光伏安全问题考虑，也越来越多被应用于大型工商业分布式电站）
其中，微型逆变器可对系统中每块组件进行逆变并进行独立的MPPT控制，能够大幅提高整体效率，同时也可以避免传统逆变器具有的直流高压、弱光效应差、木桶效应等。
光伏逆变器基于其稳定性与安全性，为光伏发电系统中的核心设备，其中光伏逆变器依托MPPT技术实现光伏列阵输出功率最大化。
目前，光伏逆变器的重点研发方向是提高体积功率密度（W/m3）和比功率（W/kg），从而最大限度降低成本。
碳化硅与光伏逆变器
随着光伏产业迈入“大组件、大逆变器、大跨度支架、大组串”的时代，光伏电站电压等级将从1000V提升至1500V及以上，因此对功率器件的物理性能提出了更高的要求。此时，碳化硅材料进入了光伏整个市场的视野当中。
在光伏发电中，虽然以硅基器件为主的传统逆变器成本约占系统10%左右，但它却是系统能量损耗的主要来源之一。相比于硅基IGBT，SiC MOS具有更低的导通和开关损耗、无电流拖尾现象、高开关速度等优点，并且可以在高温或其它极端工况中工作，有利于提高光伏逆变器使用寿命。
基于其优异的性能，碳化硅在光伏领域的应用逐渐成熟。伴随市场渗透率的进一步提升，其有望逐渐替代硅基IGBT在光伏逆变器上的应用。
发展可再生能源是中国长期战略目标之一。光伏发电作为其中重要的绿色环保发电方式，发展前景十分广阔。
随着新能源替代传统燃料步伐加速，逆变器向高效率、高功率密度、高可靠性等方向发展，具备高功率、耐高压、 耐高温、高频和低能耗等优点的碳化硅功率器件将迎来更广阔的应用。
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。
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