光伏逆变器资料(光伏逆变器应用)

海潮机械 2023-01-04 14:24 编辑:admin 67阅读

1. 光伏逆变器应用

光伏逆变器主要用在:太阳能发电行业。   光伏逆变器是电力电子技术在太阳能发电领域的应用,行业技术水平和电力电子器件、电路拓扑结构、专用处理器芯片技术、磁性材料技术和控制理论技术发展密切相关。   功率等级在200瓦~500瓦的微型逆变器,可方便地在幕墙、窗台、小型屋面上使用,在最近几年也成为一个细分市场热点。组串型光伏逆变器单相产品以升压电路+单相无变压器拓扑结构为主;组串型光伏逆变器三相产品以升压电路+三相三电平无变压器拓扑结构为主;电站型光伏逆变器以三相桥式电路拓扑为主,同时包括无变压器和有变压器两类。光伏逆变器重点关注以下技术指标:高效率:光伏逆变器的转换效率的高低直接影响到太阳能发电系统在寿命周期内发电量的多少。根据产品型号的不同,国际一流品牌的产品的转换效率最高可达98%以上。长寿命:光伏发电系统设计使用寿命一般为20年左右,所以要求光伏逆变器的设计寿命需要达到较高水平。高可靠性:光伏逆变器发生故障将会导致光伏系统停机,直接带来发电量的损失,所以高可靠性是光伏逆变器的重要技术指标。宽直流电压工作范围:因为单块太阳电池组件的输出直流电压比较低,所以在实际应用中需要进行多块串联,得到一个较高的直流电压,再进行多组并联后输入到光伏逆变器。由于不同功率、不同电压的光伏电池、不同的串并联方案组合,要求对同一规格的光伏逆变器能够适应不同的直流电压输入。   所以,光伏逆变器具有越宽的直流电压工作范围,就越能适应客户的实际应用需求。

2. 光伏逆变器家用

一套家用光伏发电设备主要包括光伏组件、逆变器和各种电线以及电表和监控装置,一旦设备质量不好,不但会影响自身用电安全,还可能对其他用户造成影响。建议大家购买时选择正规、有质量保证的光伏组件及相关设备,以避免后顾之忧。所以光伏发电设备还是非常多的。

3. 光伏逆变器应用碳化硅的厂家

1第三代半导体概念

第三代半导体材料是以 SiC(碳化硅)、 GaN(氮化镓)为代表(还包括 ZnO 氧化锌、GaO 氧化镓等)的化合物半导体,属于宽禁带半导体材料。禁带宽度是半导体的一个重要特征。固体中电子的能量是不可以连续取值的,而是一些不连续的能带,要导电就要有自由电子或者空穴存在,自由电子存在的能带称为导带(能导电),自由空穴存在的能带称为价带(亦能导电)。被束缚的电子要成为自由电子或者空穴,就必须获得足够能量从价带跃迁到导带,这个能量的最小值就是禁带宽度。

而更宽的禁带,意味着从不导通状态激发到导通状态需要的能量更大,因此采用宽禁带半导体材料制造的器件能够拥有更高的击穿电场、更高的耐压性能、更高的工作温度极限等等。第三代半导体与 Si(硅)、GaAs(砷化镓)等前两代半导体相比,在耐高压、耐高温、高频性能、高热导性等指标上具备很大优势,因此 SiC、GaN 被广泛用于功率器件、射频器件等领域。

SiC 与 GaN 相比,拥有更高的热导率,这使得在高功率应用中,SiC 占据统治地位;与此同时,GaN 相比 SiC拥有更高的电子迁移率,所以GaN具有高的开关速度,在高频应用中占有优势。

2第三代半导体发展历程

自上世纪80年代开始,以 SiC、GaN 为代表的第三代半导体材料的出现,催生了新型照明、显示、光生物等等新的应用需求和产业。其中SiC是目前技术、器件研发最为成熟的宽禁带半导体材料。

SiC的一个重要里程碑是1955年,飞利浦实验室的 Lely发明 SiC 的升华生长法(或物理气相传输法,即 PVT 法),后来经过改进后的PVT 法成为 SiC 单晶制备的主要方法。这也是SiC作为重要电子材料的起点。

随着 6 英寸 SiC 单晶衬底和外延晶片的缺陷降低和质量提高,使得 SiC 器件制备能够在目前现有 6 英寸 SiC 基功率器件生长线上进行。而国际大厂纷纷布局的8英寸的 SiC衬底有望在2022年上半年,由 Wolfspeed 率先实现量产,这将进一步降低 SiC 材料和器件成本,推进 SiC 器件和模块的普及。

为了帮助下文理解,这里解释一下 SiC 衬底、晶圆、外延片的关系以及区别。SiC 衬底是由 SiC 单晶材料制造而成的晶圆片,衬底可以直接进入晶圆制造环节生产半导体器件,也可以经过外延加工,即在衬底上生长一层新的单晶,形成外延片。新的单晶层可以是 SiC,也可以是其他材料(如GaN)。而晶圆可以指衬底、外延片、或是已加工完成芯片后但尚未切割的圆形薄片。

而 GaN 于1969 年首次实现了 GaN 单晶薄膜的制备,在20世纪90年代中期,中村修二研发了第一支高亮度的 GaN基蓝光 LED。随后的十多年时间里,GaN 分别在射频领域比如高电子迁移率晶体管(HEMT)和单片微波集成电路(MMIC),以及功率半导体领域起到了重要作用。2010年,国际整流器公司(IR,已被英飞凌收购)发布了全球第一个商用GaN功率器件,正式拉开GaN在功率器件领域商业化大幕。2014 年以后,600V GaN HEMT 已经成为 GaN 器件主流。2014年,行业首次在 8 英寸 SiC 上生长 GaN 器件。

二SiC产业概念

1SiC市场规模:衬底、功率器件、射频器件

得益于材料特性的优势,SiC 在功率器件领域无疑会逐渐取代传统硅器件,成为市场主流。而这个进程随着 SiC 量产和技术成熟带来的成本下降,以及终端需求的升级而不断加速。包括新能源汽车电驱系统往 800V 高压平台发展、480kW 充电桩、光伏逆变器向高压发展等,技术升级的核心,预计 2021 年到 2030 年 SiC 市场年均复合增长率(CAGR)将高达50.6%,2030 年 SiC 市场规模将超 300 亿美元。

在材料端, 2020 年全球 SiC 衬底市场价值为 2.08 亿美元。对于市场未来的增长,Yole预计到 2024 年全球 SiC 衬底市场规模将达到11亿美元,2027年将达到33亿美元,以2018年市场规模1.21亿美元计算,2018-2027年的复合增长率预计为44%。

在应用端,2020年全球 SiC 功率器件市场规模为6.29亿美元,mordor intelligence 预计到2026年将达到 47.08 亿美元,2021-2026 的年复合增长率为 42.41%。其中由于电动汽车的爆发,汽车行业将是 SiC 功率器件的主要增长应用,而亚太地区会是增长最快的市场。亚太地区受到包括中国大陆、中国台湾、日本、韩国的驱动,这四个地区共占全球半导体分立器件市场的 65% 左右。在光伏逆变器上,SiC 渗透率也呈现高速增长,华为预计在2030年光伏逆变器的碳化硅渗透率将从目前的2%增长到70%以上,在充电基础设施、电动汽车领域渗透率也超过的80%,通信电源、服务器电源将全面推广应用。

另外,在射频 GaN行业,采用 SiC 衬底,也就是 GaN-on-SiC(碳化硅基氮化镓)技术发展得最早,市占率也最高,同时在射频应用领域已经成为LDMOS和砷化镓的主要竞争对手。除了在军用雷达领域的深度渗透,GaN-on-SiC 还一直是华为、诺基亚等通信基站厂商的5G大规模MIMO基础设施的选择。根据 Yole 的统计,2020 年全球 GaN-on-SiC 射频器件市场规模为8.86亿美元,预计 2026 年将达到 22.2 亿美元,2020-2026 年复合增长率为17%。

2SiC市场供需情况

尽管 SiC 无论在功率器件还是在射频应用上市场需求都有巨大增长空间,但目前对于 SiC 的应用,还面临着产能不足的问题,主要是 SiC 衬底产能跟不上需求的增长。据统计,2021年全球 SiC 晶圆全球产能约为 40-60 万片,结合业内良率平均约50%估算,2021 年 SiC 晶圆全球有效产能仅20-30万片。

与此同时,SiC 需求方的增长在近年呈现爆发式增长。以特斯拉为例,2021 年特斯拉电动汽车全年产量约 93 万辆,据测算,如果这些车辆搭载的功率器件全采用 SiC ,单车用量将达到 0.5 片6寸 SiC 晶圆,一年的6寸 SiC 晶圆需求就高达46.5万片,以如今全球 SiC 衬底产能来看甚至无法满足一家车企的需求。

与此同时,衬底又是整个 SiC 产业链中技术门槛最高、成本占比最大的环节,占市场总成本的50%左右。华为在《数字能源2030》白皮书中提到,SiC 的瓶颈当前主要在于衬底成本高(是硅的 4-5 倍,预计未来 2025 年前年价格会逐渐降为硅持平),受新能源汽车、工业电源等应用的推动,碳化硅价格下降,性能和可靠性进一步提高。碳化硅产业链爆发的拐点临近,市场潜力将被充分挖掘。

但目前 SiC 产业仍处于产能铺设初期,2020年开始海内外大厂都纷纷加大投入到 SiC 产能建设中。国内仅 2021 年第一季度新增的 SiC 项目投资金额就已经超过 2020 年全年水平,是 2012-2019 年 SiC 领域合计总投资值的5倍以上。三安光电预测,2025年 SiC 晶圆需求在保守与乐观情形下分别为219和437万片,车用碳化硅需求占比60%,保守情况下碳化硅产能缺口将达到123万片,乐观情况下缺口将达到486万片。

3SiC产业主要运作模式

经过超过 60 年的发展,硅基半导体产业自台积电创始人张忠谋开创晶圆代工模式后,目前已经形成了高度垂直分工的产业运作模式。但与硅基半导体产业不同,SiC 产业目前来看,主要是以 IDM 模式为主。

SiC 产业目前以IDM模式为主的主要原因:

1) 设备相比硅晶圆制造较为便宜,产线资本投入门槛相对较低;

2) 受益于成熟的半导体工艺,SiC 器件设计相对不复杂;

3) 掌握上下游整合能力可以加速产品迭代周期,有效控制成本以及产品良率。

当前 SiC 市场中,全球几大主要龙头 Wolfspeed、罗姆、ST、英飞凌、安森美等都已经形成了 SiC 衬底、外延、设计、制造、封测的垂直供应体系。其中,除了 Wolfspeed 之外,其他厂商基本通过并购等方式来布局 SiC 衬底等原材料,以更好地把控上游供应。

同时,这种趋势也导致目前 SiC 产业中不仅仅是下游往上游布局,而上游厂商也同时在下游发展。SiC 产业可以说是“得衬底者得天下”,SiC 衬底厂商掌握着业内最重要的资源,这也为他们带来了极大的行业话语权。

国内方面,由于产业布局相比海外大厂要晚,而 IDM 模式是加速发展的最有效方式之一,包括三安光电、泰科天润、基本半导体等 SiC 领域公司都在往 IDM 模式发展。三安光电投资160亿元的湖南三安半导体基地在去年6月正式投产,这也是国内第一条、全球第三条 SiC 垂直整合产业链,提供从衬底、外延、晶圆代工、裸芯粒直至分立器件的灵活多元合作方式,有利于形成当地宽禁带半导体产业聚落,加速上游 IC 设计公司设计与验证迭代,缩短下游终端产品上市周期。

4. 光伏逆变器应用无N线

出现这种情况第一反应就是要检查逆变器输入端是否虚接或者是短路。在排除输入端短路的情况以后再检查逆变器问题。

5. 光伏逆变器用途

原理:逆变器基本结构逆变器结构由输入电路、主力变电路、输出电路、辅助电路、控制电路和保护电路等构成。输入电路负责提供直流输入电压;主逆变电路通过半导体开关器件的作用完成逆变程序;输出电路主要...

2.

逆变电路基本工作原理逆变器的工作原理类似开关电源,通过一个振荡芯片,或者特定的电路,控制着振荡信号输出,信号通过放大,推动场效应管不断开关,这样直流电输入之后,

6. 光伏发电逆变器

光伏发电,逆变器连接手机的方法是:取下无线网络接收器,手机下载APP,扫描接收器上的二维码,就可以手机连接。

逆变器的种类很多,可按照不同的方法进行分类。

1.按逆变器输出交流电能的频率分,可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为50~60Hz的逆变器;中频逆变器的频率一般为400Hz到十几kHz;高频逆变器的频率一般为十几kHz到MHz。

2.按逆变器输出的相数分,可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。

3.按照逆变器输出电能的去向分,可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器,称为有源逆变器;凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。

4.按逆变器主电路的形式分,可分为单端式逆变器,推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。

5.按逆变器主开关器件的类型分,可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆变器和“全控制”逆变器两大类。前者,不具备自关断能力,元器件在导通后即失去控制作用,故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类;后者,则具有自关断能力,即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制,故称之为“全控型”,电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管(IGBT)等均属于这一类。

6.按直流电源分,可分为电压源型逆变器(VSI)和电流源型逆变器(CSI)。前者,直流电压近于恒定,输出电压为交变方波;后者,直流电流近于恒定,输也电流为交变方波。

7.按逆变器输出电压或电流的波形分,可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。

8.按逆变器控制方式分,可分为调频式(PFM)逆变器和调脉宽式(PWM)逆变器。

9.按逆变器开关电路工作方式分,可分为谐振式逆变器,定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。

10.按逆变器换流方式分,可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。

7. 光伏逆变器应用前景

光伏未来前景很好!

光伏发电前景可以说很好。光伏发电属于新能源,是煤炭石化能源的最佳替代物,是未来能源的方向。太阳能和风能,潮汐能不同,受环境限制小。

从国家政策角度来说,补贴20年,安装电站6年左右能够回本,使用年限25年,不管对于自己安装还是从事这个行业来说,都是有利的,可以赚个行情钱,也叫风口行业。

从技术层面来讲,光伏组件,逆变器技术基本成熟,并且不断提升,成本不断下降,使光伏的发展解除了后顾之忧。

光伏发电的未来发展趋势将是平价上网,光伏发电的用途很广,比如建筑一体化,光伏高速公路,光伏玻璃,嫁接光伏采暖等。