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英飞凌IGBT 7明星产品EconoDUAL™ 3(900-A 1200-V)在1500VDC光伏系统中的应用

在平价上网这一时代趋势的推动下,1500VDC电站凭借着其在度电成本上的巨大优势,目前已经成为国内外地面电站的主流解决方案。


此时光伏逆变器的从业小伙伴一定想问:英飞凌作为全球功率半导体器件的执牛耳者,有哪些产品可以用于1500VDC系统呢?我们可以确定并且十分肯定的说:“英飞凌在1500VDC系统的模块解决方案很多,总有一款可以满足您的要求”。


话不多说,下面我们隆重邀请今天的主角登场





FF900R12ME7_B11


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图1 FF900R12ME7_B11


FF900R12ME7_B11采用了英飞凌的第七代IGBT晶圆技术。IGBT7采用了微沟槽(Micro Pattern Trench)结构, 如图2所示。与IGBT4相比其静态损耗显著降低,并且动态损耗并没有增加。搭配全新的第七代反并联二极管芯片—EmCon7能够实现更干净的开关,减小震荡,降低损耗。

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图2 微沟槽单元


图3是FF900R12ME7_B11与FF600R12ME4_B72在饱和压降上的对比。可以看到,分别在各自的额定电流规格下,FF900R12ME7_B11在900A时的Vce(sat)比FF600R12ME4_B72在600A时的Vce(sat)降低了350mV @150℃。两款模块如果在同等的600A电流下,IGBT7相对于IGBT4在Vce(sat)上的降幅达到560mV之多。

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图3 FF900R12ME7_B11与

FF600R12ME4_B72饱和压降对比


小伙伴们一定会问:这么好的模块,我们在设计中应该怎么去使用呢?


下面我们来回答这个问题。典型的使用方式是将三个该模块拼成一个NPC1/ANPC的三电平桥臂,如果要做到兆瓦级的输出功率,还需要多个并联。

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图4


在如下光伏应用的典型工况下:母线电压1170VDC,开关频率2.4kHz,输出电流400A,PF=1我们做了仿真,如图5所示。从仿真结果可以看出,相对于原来的600A模块,采用900A模块可以将系统的模块总损耗降低20.4%。损耗的降低不仅可以减小客户的系统散热成本,还提高了光伏逆变器的转换效率。


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图5 典型工况下损耗对比


如果这个数据还不够直观,我们又进行了如下的一组仿真,如图6所示。仿真结果表明:母线电压仍然是1170V看,开关频率还是2.4kHz,在相同的最高节温Tvjmax=131.5℃ 下,FF900R12ME7_B11相对于600A模块输出电流能力提高了28.5%。

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图6 典型工况下的输出电流对比


请注意,这里还没有考虑到小伙伴们采用900A模块带来的散热器温度的降低,如果考虑这一因素,900A模块相对于600A模块,输出电流能力会提高40%左右。


值得一提的是,这款900A模块跟上述的600A模块封装上是兼容的。FF600R12ME4_B72已经在很多老机型中广泛应用了。客户可以在不大幅修改系统结构的前提下把该900A模块用起来,从而实现功率密度的巨大提升。何乐而不为呢?

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