【产品】采用三菱第七代IGBT、用于1+兆瓦1500VDC太阳能光伏中央逆变器的三级模块VINcoNPC X12

时间： 2020-02-04 来源：Vincotech

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不断上升的成本压力正在推动对额定电压超过1000 VDC的太阳能系统的需求。业界已经对支持高达1500 VDC的标准和组件做出了回应，多串逆变器正在迅速发展以适应这些新要求，最新的设备能够处理80+ kVA的电流。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在公用事业规模应用中日益加剧。

随着串式逆变器在这些应用中获得市场份额，工程师们采取快速行动并以创新的方式做出回应。两级解决方案不再具有竞争力，需要更高级的拓扑来保持市场竞争力。

VINco X –用于中央逆变器的三级封装

简单地使双层外壳适应三层拓扑肯定不是合适的。这将限制最大频率并削弱NPC配置的某些优势。考虑到这一点，VINCOTECH凭借其深厚的三级模块开发经验来探索高功率解决方案。低电感VIN外壳可承受更高的开关频率，从而使工程师能够减少无源元件的开销并实现出色的效率。

VINcoNPC X12系列功率模块满足了中央逆变器的要求，同时保留了串式逆变器的速度和灵活性。端子连接允许将直流和交流级分开，这使母线设计变得更加容易。同时精心布置电路，以均匀分配电流并防止单个组件过载。

此模块化设计中使用的底板缺少较大的铜表面，因此热界面材料不会渗出。得益于这种“pump-out”和Vincotech的相变材料，可以确保模块在整个生命周期内均具有可靠的热性能。

特征

针对三层拓扑的优化连接

低内部电感（5 nH低电感换向回路； 9nH高电感环路）与更高的频率

完全对称的布局，可实现均流

模块化结构，具有更好的热性能

优势

更简单的母线设计

需要更小的无源组件

单个模具不过载

适当的热性能

具有成本竞争力的中央逆变器解决方案

422/5000配备三菱第七代的新款VINco X12
三菱的新型第7代（M7）IGBT和二极管非常适合VINcoNPC X12系列。在相同的额定电流下，M7裸片比当前VINcoNPC X12中使用的裸片小25％，所以标称电流可能会增加从1200 A到1800A。最重要的是，传导损耗降低了20％开关特性导致卓越的EMC。

Figure 4: Turn-on switching waveforms; test conditions: VGon/off +/-15V, Rgon/off 4Ohm, Ic 100A, VCE 600V, TJ 150°C

由于这种模块具有更高的功率密度和效率，因此无需并联模块，也无需在高电感设计中使用两级模块即可实现三兆瓦配置，从而可实现一兆瓦的功率。每相使用一个模块达到1 MW的这种选择非常有效，在6 kHz时达到99％的额定值，在较低的开关频率下甚至具有更高的效率。在这些条件下，所有组件的最高结温保持在120°C以下，从而在过载情况下为安全性留有足够的余量。

Figure 5: Thermal distribution of one unit of the 70-W624NIA1K8M701-LD00FP70 for 1 MW output power. Conditions: VIN = 1300 VDC; VOUT= 400 VAC; IOUT = 833 A/phase; fSW = 6kHz; fSW = 50 Hz; Rg_ON/OFF = 0,5 Ω; TSINK = 85°C

Figure 6: LD00FP70 efficiency and maximum junction temperature vs. switching frequency for 1 MW Conditions: VIN = 1300 VDC; VOUT= 400 VAC; IOUT = 833 A/phase ; fSW = 50 Hz; Rg_ON/OFF = 0,5 Ω; TSINK = 85°C

结论
串式逆变器正进入公用事业规模的安装领域，因此，如果中央逆变器制造商希望其产品保持生存能力，则必须进行调整。但是，仅通过修改为其他行业设计的封装就无法满足竞争激烈的光伏市场。光伏行业的领导者Vincotech为这些制造商提供了很多服务。Vincotech解决方案以创新的理念和经验带来的见识为基础，以具有竞争力的成本满足市场对效率，功率密度和可靠性的严格要求。

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