一、工商業(yè)光儲(chǔ)市場(chǎng)前景廣闊

隨著全球能源需求不斷上升，我國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)和新能源行業(yè)的快速發(fā)展，近年來光伏儲(chǔ)能充電系統(tǒng)(PCS-Photovoltaic Storage Charging)得到了高速發(fā)展，其中100~250kW功率段工商業(yè)光儲(chǔ)預(yù)計(jì)在2030年將達(dá)到8GW，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)24.8%，因此具有非常廣泛可觀的市場(chǎng)潛力。

然而，工商業(yè)光儲(chǔ)也面臨了很多技術(shù)挑戰(zhàn)，如應(yīng)對(duì)電費(fèi)壓力的高系統(tǒng)效率要求，長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的高可靠性要求，運(yùn)營(yíng)安裝中的高功率密度和易用性要求等。碳化硅功率半導(dǎo)體正在成為賦能工商業(yè)儲(chǔ)能的關(guān)鍵技術(shù)之一。同時(shí)，隨著碳化硅MOSFET技術(shù)的不斷發(fā)展和工藝的不斷成熟，成本不斷下降，Easy2B碳化硅MOSFET模塊在工商儲(chǔ)應(yīng)用中正開始逐漸替代傳統(tǒng)的IGBT模塊。

圖1. 工商業(yè)光儲(chǔ)常用拓?fù)?/p>

目前，針對(duì)135kW工商業(yè)光儲(chǔ)系統(tǒng)，業(yè)界比較通用的拓?fù)涫荌型三電平NPC1拓?fù)?，T型三電平NPC2拓?fù)浜蛢呻娖酵負(fù)?。其中，兩電平拓?fù)洌?200V碳化硅MOSFET方案）具有控制簡(jiǎn)單，效率高，功率密度高和開關(guān)頻率高等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為逆變器行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

二、方正微高性價(jià)比1200V Easy2B碳化硅模塊

針對(duì)充電樁，光伏逆變器，儲(chǔ)能和UPS等應(yīng)用場(chǎng)景的需求，方正微推出了一款1200V 5mΩ Easy2B 半橋碳化硅MOSFET模塊FA120A005AB。模塊內(nèi)部采用方正微成熟工藝批量生產(chǎn)的第一代碳化硅MOSFET芯片，該芯片已通過了3000h可靠性測(cè)試，能夠保證光伏儲(chǔ)能應(yīng)用系統(tǒng)的高可靠性要求。

該模塊采用Press fit 壓接技術(shù)，內(nèi)置NTC 溫度感應(yīng)sensor，具有如下性能：

l采用低熱阻AlN陶瓷絕緣，模塊熱阻低至(結(jié)到散熱板) 0.13℃/W

l低雜散電感：5.2nH

l滿足短路電流時(shí)間：~ 2μs

l超低漏源極漏電流：IDSS < 50μA

l滿足絕緣耐受電壓測(cè)試：AC，t=1min，3KV

圖2. 方正微1200V Easy2B模塊FA120A005AB圖片和內(nèi)部半橋電路

模塊內(nèi)部?jī)?yōu)化后的走線，可以實(shí)現(xiàn)低至5.2nH的寄生電感，可以降低EMI風(fēng)險(xiǎn)，減小MOSFET開關(guān)損耗，降低MOSFET VDS尖峰，非常有利于在大功率逆變器中的應(yīng)用。

圖3. Easy2B模塊寄生電感仿真圖

1200V Easy2B模塊FA120A005AB具有如下的系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值：

l提升系統(tǒng)效率

l提升系統(tǒng)功率密度

l良好的熱傳導(dǎo)率

l提升系統(tǒng)的可靠性

l簡(jiǎn)便可靠的組裝方式

三、135kW PCS方案仿真研究

針對(duì)光儲(chǔ)應(yīng)用場(chǎng)景，三相400V交流輸入電壓，輸出電壓700V~950V，開關(guān)頻率36kHz，輸出功率135kW，并持續(xù)1.1倍功率穩(wěn)定輸出，散熱器溫度95℃，使用方正微1200V 5mΩ Easy2B碳化硅MOSFET半橋模塊，搭建如下仿真電路。

圖4. 135kW PCS 仿真電路圖

在儲(chǔ)能工況下，監(jiān)測(cè)三相交流輸入電壓和輸入電流波形，保證功率因數(shù)為1，以及電流電壓波形的一致，如下圖所示。

圖5. 135kW PCS系統(tǒng)輸入交流電壓和電流仿真曲線

通過監(jiān)測(cè)碳化硅MOSFET的結(jié)溫溫升，可以得到碳化硅MOSFET在148.5kW工況下，結(jié)溫穩(wěn)定在143℃。

圖6. Easy2B模塊碳化硅MOSFET結(jié)溫仿真曲線

四、總結(jié)

工商業(yè)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模未來將會(huì)持續(xù)快速發(fā)展，方正微1200V 5mΩ Easy2B 半橋碳化硅MOSFET模塊FA120A005AB具有優(yōu)異的參數(shù)特性和穩(wěn)定的可靠性，非常適合135kW功率等級(jí)的工商業(yè)光儲(chǔ)應(yīng)用需求，具有廣泛的應(yīng)用前景，能夠賦能光儲(chǔ)行業(yè)向更高效率，更高功率密度和更高可靠性的方向升級(jí)發(fā)展。