Vincotech提供适用于多种光伏应用的功率模块，保证成本的同时实现更高效率

时间： 2021-05-14 来源：Vincotech

技术问答

在过去的十年中，使用VINCOTECH 功率模块产品的光伏装机量超过100GW，Vincotech为三种主要的光伏（PV）应用提供功率模块：

- 单相组串式逆变器

- 三相多串式逆变器

- 中央逆变器

这些应用的规格有很大不同，但是效率、成本、可靠性和尺寸始终是工程师的考虑因素。

单相组串式逆变器

单相逆变器在几kVA的住宅应用中具有突出的特点。设计此功率范围的工程师可以选择采用功率模块还是分立组件来构建逆变器。无论哪种方式，组件成本都是一个值得关注的问题，但是如果将制造成本、成品率、功率密度和热阻考虑在内，那么功率模块的看起来的确非常吸引人。

设计时必须仔细选择拓扑和组件，以在成本和性能之间达到适当的平衡。Vincotech的flowSOL将升压电路和逆变器级与各种组件结合在一起，为紧凑型设计提供了标准解决方案。

用更复杂的拓扑来实现更高的效率，同时又不会增加成本。 flowPACK 1 H6.5在设计时充分考虑了尺寸，成本和效率，使其成为单相太阳能逆变器的首选解决方案。下面的示意图显示了此拓扑的工作方式：

换相回路及效率比较

采用专利的Heric逆变器作为比较基准，以下测量结果图表显示了在典型运行条件下，VIN H6.5的效率曲线与Heric和简单H桥单相太阳能逆变器的效率曲线的差别。

三相多串逆变器

目前行业中已提供最大150kVA的三相多串逆变器，不久将推出200kVA。它们用途广泛，能够覆盖广泛的功率范围，可用于住宅，商业和公用事业规模的系统。大部分由一个输入DC/DC升压转换器，一个或多个MPP跟踪器以及一个输出级逆变器组成。

Vincotech助推器

组件可以混合和匹配以适合各种规格，例如MPP跟踪器的数量，预期的效率等级，开关频率等。flowBOOST模块提供了多种Si和SiC组件组合，可满足每个客户的需求和规格。

逆变器

三电平拓扑的广泛公认的优势使它们成为所有功率范围内输出级的首选解决方案。三电平拓扑如下所示：

Vincotech NPC模块和Vincotech MNPC模块

由于NPC（中性点钳位）拓扑结构只与650V组件一起工作，所以可以更加容易的实现更高的开关频率。当涉及静态损耗，过压和故障处理时，MNPC（混合电压中性点钳位）拓扑结构更出色。NPC电路需要一个关闭序列来保护组件免受（故障）关机时的过压影响，但MNPC电路则不需要。两种拓扑之间的交叉点（效率与PWM频率）在很大程度上取决于所安装的组件。采用最新IGBT和Si元件的NPC模块的性能和成本优势，在开关频率略高于8KHz开始将比较明显。

对比

1500VDC系统

成本压力正在推动1000V_DC以上的太阳能系统的发展。工业界用支持1500V_DC的标准和相关组件作出了回应，目前已经为这个新市场推出了几台中央逆变器。壁挂式三相多串逆变器也是可行的选择，它可以处理超过150kVA的容量。这就是为什么多串逆变器和中央逆变器之间的价格差距正在缩小，而这些解决方案之间的竞争，对于公用事业规模的应用而言正在加剧的原因。

在设计更高电压的新逆变器时，工程师可能会考虑使用具有常规拓扑结构（例如MNPC）的1700V半导体。但是，它们的性能超过额定的几个kHz难以满足，因此这些组件与太阳能逆变器的效率，尺寸和成本目标并不是很好的匹配。这就是Vincotech为何要采用可容纳低电压裸片的替代拓扑的原因。

flowNPC 1 split配备了高速IGBT和两个快速，低电感的flow 1模块，额定值为2400V/150A。它可以处理高直流母线电压，达到高效率水平，并提供完整的无功功率。IGBT管芯在同一DCB中并联，以减少内部电感并改善高开关频率下的电流共享。这种三级解决方案还可以降低总体系统成本。

flowNPC 1 split的优点：

- 推动高直流母线电压的应用

- 集成高速IGBT，提供持续的高效率

- 启用全无功功率模式

- 可应对快速开关频率

- IGBT管芯并联在同一个DCB中，提高了均流性能

- 集成温度传感器

- 在紧凑，低感应12毫米flow 1外壳中

中央逆变器

开发中央逆变器的工程师对组串式逆变器技术的快速进步反应迅速。后者现在是公用事业规模项目的真正竞争对手，推使前者更快地发展和适应。目前两级解决方案不再具有竞争力，所以需要更高级的拓扑来保持竞争力。

简单地使两级外壳适应三级拓扑并不是解决之道。这将限制最大频率，并要放弃NPC和MNPC配置的某些优势。这就是为什么Vincotech利用其在三级模块方面的丰富经验，推出高功率解决方案的原因。我们新的低杂散电感外壳是建立在处理更高的开关频率的需求上，使您能够减少您在无源元件的开销，并实现卓越的效率。

VINco X模块满足了中央逆变器的苛刻要求，同时保留了组串式逆变器的速度和灵活性。诸如集成式缓冲电容器和非对称电感之类的附件可用于使它成为更具说服力的封装。端子连接允许将DC和AC级分开，这使母线设计变得更加容易。

易于并联的低电感连接也是一个选项。MNPC 1000V_DC模块和NPC 1500V_DC模块具有多种功率范围和半导体，可以满足每个客户的规格。产品布局经过精心设计，以确保均匀的电流分布并防止单个管芯过载。

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