【導讀】隨(sui)著(zhe)全(quan)球(qiu)能(neng)源(yuan)轉(zhuan)型(xing)加(jia)速(su)，太(tai)陽(yang)能(neng)逆(ni)變(bian)器(qi)技(ji)術(shu)正(zheng)經(jing)曆(li)革(ge)命(ming)性(xing)變(bian)革(ge)。目(mu)前(qian)市(shi)場(chang)主(zhu)流(liu)組(zu)串(chuan)式(shi)逆(ni)變(bian)器(qi)憑(ping)借(jie)其(qi)卓(zhuo)越(yue)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)安(an)裝(zhuang)便(bian)捷(jie)性(xing)，已(yi)成(cheng)為(wei)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)的(de)核(he)心(xin)選(xuan)擇(ze)。安(an)森(sen)美(mei)作(zuo)為(wei)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)領(ling)域(yu)的(de)領(ling)導(dao)者(zhe)，通(tong)過(guo)創(chuang)新(xin)的(de)器(qi)件(jian)設(she)計(ji)和(he)係(xi)統(tong)級(ji)優(you)化(hua)，持(chi)續(xu)推(tui)動(dong)逆(ni)變(bian)器(qi)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)提(ti)升(sheng)與(yu)成(cheng)本(ben)下(xia)降(jiang)。其(qi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)不(bu)僅(jin)大(da)幅(fu)提(ti)升(sheng)了(le)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)，更(geng)為(wei)住(zhu)宅(zhai)、商業和公用事業等不同應用場景提供了量身定製的技術路徑，助力光伏產業實現更高水平的能源利用效率。

隨(sui)著(zhe)全(quan)球(qiu)能(neng)源(yuan)轉(zhuan)型(xing)加(jia)速(su)，太(tai)陽(yang)能(neng)逆(ni)變(bian)器(qi)技(ji)術(shu)正(zheng)經(jing)曆(li)革(ge)命(ming)性(xing)變(bian)革(ge)。目(mu)前(qian)市(shi)場(chang)主(zhu)流(liu)組(zu)串(chuan)式(shi)逆(ni)變(bian)器(qi)憑(ping)借(jie)其(qi)卓(zhuo)越(yue)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)安(an)裝(zhuang)便(bian)捷(jie)性(xing)，已(yi)成(cheng)為(wei)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)的(de)核(he)心(xin)選(xuan)擇(ze)。安(an)森(sen)美(mei)作(zuo)為(wei)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)領(ling)域(yu)的(de)領(ling)導(dao)者(zhe)，通(tong)過(guo)創(chuang)新(xin)的(de)器(qi)件(jian)設(she)計(ji)和(he)係(xi)統(tong)級(ji)優(you)化(hua)，持(chi)續(xu)推(tui)動(dong)逆(ni)變(bian)器(qi)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)提(ti)升(sheng)與(yu)成(cheng)本(ben)下(xia)降(jiang)。其(qi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)不(bu)僅(jin)大(da)幅(fu)提(ti)升(sheng)了(le)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)，更(geng)為(wei)住(zhu)宅(zhai)

、商業和公用事業等不同應用場景提供了量身定製的技術路徑，助力光伏產業實現更高水平的能源利用效率。

集(ji)中(zhong)式(shi)太(tai)陽(yang)能(neng)逆(ni)變(bian)器(qi)通(tong)常(chang)應(ying)用(yong)於(yu)公(gong)用(yong)事(shi)業(ye)電(dian)站(zhan)，具(ju)有(you)超(chao)大(da)容(rong)量(liang)。但(dan)受(shou)安(an)裝(zhuang)地(di)點(dian)限(xian)製(zhi)，近(jin)年(nian)來(lai)其(qi)新(xin)增(zeng)裝(zhuang)機(ji)容(rong)量(liang)已(yi)被(bei)組(zu)串(chuan)式(shi)太(tai)陽(yang)能(neng)逆(ni)變(bian)器(qi)超(chao)越(yue)。微(wei)型(xing)太(tai)陽(yang)能(neng)逆(ni)變(bian)器(qi)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)住(zhu)宅(zhai)發(fa)電(dian)
，同(tong)時(shi)也(ye)廣(guang)泛(fan)服(fu)務(wu)於(yu)城(cheng)市(shi)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)供(gong)電(dian)
，例(li)如(ru)路(lu)燈(deng)、交通信號燈等場景。

太陽能逆變器的核心是功率轉換部分，具體包含 DC-DC 升壓轉換器與 DC-AC 逆ni變bian器qi。隨sui著zhe功gong率lv器qi件jian的de持chi續xu發fa展zhan
，以yi及ji終zhong端duan產chan品pin催cui生sheng出chu的de新xin需xu求qiu，諸zhu多duo新xin型xing拓tuo撲pu結jie構gou應ying運yun而er生sheng。深shen入ru了le解jie這zhe些xie拓tuo撲pu結jie構gou及ji功gong率lv產chan品pin
，有you助zhu於yu更geng透tou徹che地di理li解jie整zheng個ge係xi統tong並bing實shi現xian快kuai速su設she計ji。

框圖 - 光伏逆變器

下麵的框圖展示了由安森美 (onsemi)打造的光伏逆變器解決方案。 該框圖呈現了光伏逆變器所采用的電源管理和功率轉換技術。安森美提供品類齊全的產品

， 涵蓋分立碳化矽 (SiC) 器件

、 絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)、 功率模塊、隔離式柵極驅動器及電源管理控製器
， 助力係統實現更高的功率密度和效率。

市場信息和趨勢

碳化矽替代品

碳化矽 (SiC) 有助於提供更高的效率以推進當前技術趨勢。 與傳統的矽基 MOSFET/IGBT 相比，SiC 器件在高電壓場景下的優勢尤為突出：高壓器件可簡化拓撲結構， 無需使用多電平轉換器
； SiC 逆變器解決方案的損耗低於 IGBT 解決方案
；同時
， SiC MOSFET 的開關速度更快， 能夠縮小無源器件（尤其是電感） 的尺寸。 這兩方麵因素共同提升了功率密度

， 使相同尺寸和重量的器件可實現更高功率輸出。

不過， 實際應用中必須在成本與性能之間進行權衡， 並結合具體需求來選擇最合適的解決方案。

IGBT 和 SiC 二極管。

SiC 二極管替代方案的應用正愈發普遍， 尤其在 DC-DC 轉換環節

， 原因有三：其一
， 成本已降至合理水平
；其二，無需對電路設計進行大幅改動；其三， 也是最重要的一點， 能顯著提升係統性能。 此外， 工作頻率的提高還可縮小無源器件的尺寸。

在大功率產品（約 200kW 以上） 中， IGBT 仍是首選。 一方麵， IGBT 在大電流場景下表現優異
， 且這類係統對工作開關頻率的要求不高
， 因此 IGBT 關斷速度慢的問題不會造成太大影響。 另一方麵
， 全 SiC 係統需要全新設計
， 且成本高昂。 例如， 基於 IGBT 的轉換器驅動電路與 SiC 係統不兼容；由於 SiC 元件的短路耐受時間 (SCWT) 短於 IGBT
，還需重新設計保護方案。

更高的母線電壓

對大功率的需求持續增長
， 在同等功率條件下， 采用 1500V 組串替代 1100V 組串時， 因電流更低而能夠降低互聯成本。 為順應此類趨勢
， 更高電壓等級的開關器件應運而生。 無論是選用高壓開關器件
， 還是采用多電平拓撲結構， 都能顯著提升光伏逆變器的工作功率。 關於 1500V 逆變器與 1100V 逆變器的對比， 詳見後文。

表 1： 1500V（型號-2）與 1100V 光伏逆變器的對比

公用事業級解決方案

300 kW+ 光伏組串式逆變器 - 公用事業級解決方案

安森美發布了采用 F5BP 封裝的新型 Si/SiC 混合功率集成模塊 (PIM)， 可為公用事業級光伏組串式逆變器及儲能係統提升 15% 的功率輸出。這些模塊能夠提高功率密度與效率， 使光伏逆變器的功率從 300kW 提升至 350kW。 這意味著， 對於一座 1 吉瓦的光伏電站而言， 每小時可額外節省近 2 兆瓦的電力。 此外， 新型模塊憑借更高的功率密度與效率， 減少了所需模塊的數量， 將元件成本降低 25% 以上。

該係列模塊集成了先進元件， 包括 1050V FS7 型 IGBT 與 1200V D3 EliteSiC 二極管， 與前代產品相比
， 功率損耗降低高達 8%， 開關損耗減少 15%。 這些 PIM 模塊在逆變器部分采用創新的 I-NPC 拓撲結構， 在升壓部分則采用飛跨電容拓撲。 此外， 它們采用先進的直接鍵合銅 (DBC) 基板
， 可大幅減少雜散電感和熱阻。 這種設計將散熱器的熱阻降低了 9.3%
， 有助於在高負載下維持較低的工作溫度， 進而提升整體可靠性。

圖 1： 300 kW+ 光伏組串式逆變器原理圖

圖 2： F5BP 與 F5 的熱性能

��Si/SiC 混合模塊， F5BP NXH600N105H7F5P2HG

特性

• I 型中性點鉗位三電平逆變器模塊
• 1050V 場截止 7 型 IGBT 和 1200V SiC 二極管
• 高效率、高功率密度及出色可靠性
• 低熱阻底板
• 低電感布局， 內置 NTC 熱敏電阻

優勢

• 係統效率高達 99%
• 減少模塊數量，簡化 PCB 設計並降低係統成本

應用

• 1500 V 組串式工商業用光伏逆變器

圖 3： F5BP 封裝PIM60 112x62（壓接式）

推薦閱讀：

深度解析通訊變壓器的核心優勢、應用生態與原廠選型成本戰略

精準感知新時代：4D成像雷達助力自動駕駛升級

噪聲敏感負電壓軌有救了！反相降壓 - 升壓方案登場

解鎖汽車安全密碼：L9026 多輸出功率開關顯神通

突破電源紋波瓶頸：二級濾波技術的設計與應用