中國風電材料設備網(wǎng):風能和太陽能等可再生能源發(fā)電市場的發(fā)展正在推動分布式發(fā)電市場的形成，由于電能是無法儲存的，因此風能或能發(fā)出來的電必須通過逆變器并到國家電網(wǎng)或自用。由此可見，逆變器即將成為一個新的市場增長點。此外，由于逆變器設計的好壞對能效和電網(wǎng)質(zhì)量有直接的影響，因此逆變器的設計技巧也很受業(yè)界關(guān)注。針對這一市場需求，本刊特別邀請到了英飛凌科技(中國)有限公司工業(yè)及多元化電子市場事業(yè)部銷售及業(yè)務開發(fā)高級總監(jiān)石敬巖先生為大家談談逆變器市場的前景和開發(fā)風險。
    問：今年中國逆變器市場前景如何？
    答：我們已經(jīng)注意到中國風力發(fā)電的發(fā)展速度，從600KW到1.5MW、2.0MW花了短短的數(shù)年時間，目前2.5MW和3.6MW 也正在開發(fā)中。 但我們也看到在整個供應鏈中逆變器還是個瓶頸，隨著中國國內(nèi)設計生產(chǎn)的逆變器日益成熟，市場份額會明顯增加。
我更看好未來幾年中大功率太陽能逆變器在中國的應用， 這有市場和政策的因素，中國目前主要發(fā)展的是中大功率太陽能發(fā)電系統(tǒng)，金太陽示范工程財政補助資金管理暫行辦法規(guī)定，單個項目裝機容量不低于300kWp。
    問：家用逆變器的設計挑戰(zhàn)或風險是什么？
    答： 由于風能是一種非常不穩(wěn)定的能源，風力發(fā)電機輸出的電壓、頻率和功率都很不穩(wěn)定，不做處理不能直接輸入電網(wǎng)。以比較容易理解的直驅(qū)為例，風機的葉片帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機發(fā)出頻率往往不到電網(wǎng)頻率的一半，其不能直接掛到電網(wǎng)上，需要用逆變器重新產(chǎn)生一穩(wěn)頻穩(wěn)壓的交流電，這就需要用高壓大電流的IGBT模塊。
    目前主流機型功率是1.5MW和2.0MW，也在向更高功率發(fā)展，2.5-3.6MW機型已有商業(yè)化運行，如上海東海大橋的海上風電功率達到3.6MW。
    由于風電系統(tǒng)的需求把功率變流器輸出功率提到了一個新高度，這就需要新的功率半導體技術(shù)和模塊封裝技術(shù)來降低變流器損耗，提高效率，實現(xiàn)更高的功率密度。
    目前國內(nèi)外已有不少太陽能逆變器生產(chǎn)廠商，產(chǎn)品也日趨成熟，高能效的功率變換技術(shù)不斷引入，新一代的IGBT、IGBT模塊、MOSFET和碳化硅二極管的使用，使得效率的標桿不斷被刷新。
在中小功率的太陽能逆變器中不少公司擁有自己的專利電路結(jié)構(gòu)，新一代功率器件使得這些電路如虎添翼，效率和可靠性等各方面性能都有了很大提高。而隨著單機功率增大，太陽能逆變器受技術(shù)和器件限制，電路形式就比較單一，主要還是三相逆變橋，提高能源效率的重任就落在了功率器件上，其器件本身的性能和設計使用是關(guān)鍵。
    英飛凌科技(中國)有限公司工業(yè)及多元化電子市場事業(yè)部銷售及業(yè)務開發(fā)高級總監(jiān)石敬巖
    問：開發(fā)逆變器需要哪些關(guān)鍵元器件？
    答：逆變器中根據(jù)不同功率會采用IGBT、IGBT模塊、MOSFET和高速二極管作為功率變換的主要器件，它們實現(xiàn)高效率大功率變換的核心。
    在風電變流器中會采用各種解決方案，如大電流模塊IHM，其最大電流可達3600A 1700V；在EconoPack+和EconoDUAL3封裝中有450A 1700V不同電路結(jié)構(gòu)的模塊，在這些封裝中都有適用于風電的第四代IGBT4的產(chǎn)品。新的模塊封裝形式如PrimePack也成了風電變流器市場的新寵，這些新技術(shù)的應用會使得風電變流器的可靠性和壽命會提高，成本也會降低。
    提高中大功率太陽能發(fā)電系統(tǒng)能源效率，逆變器是一個重要環(huán)節(jié)，它是保證太陽能轉(zhuǎn)換效率和投資回報的關(guān)鍵因素。
    國內(nèi)外已有不少太陽能逆變器生產(chǎn)廠商，產(chǎn)品也日趨成熟，高能效的功率變換技術(shù)不斷引入，新一代的IGBT、IGBT模塊、MOSFET和碳化硅二極管的使用，使得效率的標桿不斷被刷新。
    問：這些困難應如何解決？
    答：先以風電變流器為例，其功率相對于通用變頻器要大得多，這使得對功率電路設計要求更高，不能光靠經(jīng)驗，計算和驗證要更精確，這不光是成本問題，也與可靠性密切相關(guān)。我們會致力于新技術(shù)新產(chǎn)品在風電市場中的推廣，加強技術(shù)支持，幫助國內(nèi)變流器廠商開發(fā)出基于IGBT模塊的高可靠性、低成本產(chǎn)品。
    除了為風電市場提供IGBT產(chǎn)品，我們也有功能完善的系統(tǒng)組件STACK產(chǎn)品，包括IGBT模塊、驅(qū)動保護、濾波電容、直流母線、散熱器等逆變器功率單元的一切?？蛻糁灰O計控制板一個完整的逆變器就完成了。我們成功地把這一產(chǎn)品引進到中國，使得國內(nèi)風電廠商自主逆變器開發(fā)速度大大提高，解決了風電供應鏈上最大的瓶頸。
    對于中小功率太陽能和風電逆變器，IGBT單管、CoolMOS和碳化硅二極管是很好的選擇，如CoolMOS C3 已推出900V系列，可用于最大功率點跟蹤MPPT電路；HighSeed3 IGBT以低的開關(guān)損耗帶來DC/DC變換器和逆變器的高效率，碳化硅二極管與CoolMOS和Highspeed3 IGBT結(jié)合更能顯現(xiàn)高速器件低損耗的優(yōu)勢。
    我們明白，在目前的技術(shù)條件下，中大功率太陽能逆變器性能提高更依賴于功率開關(guān)器件，我們?yōu)樘柲軕瞄_發(fā)一系列產(chǎn)品， 如大功率三電平模塊Easy和Econo4系列，產(chǎn)品范圍50~300A 650V；采用高速IGBT和碳化硅二極管PrimePACK模塊，規(guī)格為600A 1200V，這推動100KW以上的太陽能逆變器效率達到了一個新的水平。
    問：英飛凌解決方案的獨特優(yōu)勢是？
    答：我們在工業(yè)半導體領域擁有近60年的豐富經(jīng)驗，并在多個核心應用領域確立了技術(shù)領先地位。我們擁有涵蓋整個電力/能源管理領域的尖端技術(shù)與專利，因此我們常被眾多工業(yè)領域的客戶視為首選業(yè)務伙伴。同時，我們所擁有的精深的專業(yè)技術(shù)以及豐富的行業(yè)知識，也是我們獲取成功的堅實后盾。
    英飛凌的功率器件(如構(gòu)槽柵場終止技術(shù) FieldStop IGBT、CoolMOS和碳化硅二極管SiC)在高能效的太陽能逆變器有出色的表現(xiàn)，另外還有單片機和其它功率管理芯片。