Onsemi F5BP-PIMs Для Повышения Эффективности Солнечной Генерации И Хранения Энергии

По мере роста использования возобновляемых источников энергии растет потребность в таких решениях, как управление пиковым спросом и обеспечение непрерывного электроснабжения. Становится все более важным доставлять возобновляемую энергию в сеть, системы хранения энергии и последующие нагрузки с минимально возможными потерями мощности. Компания onsemi выпустила ряд продуктов для этих целей.

Силовые модули F5BP для применения в системах хранения энергии

Недавно компания onsemi выпустила последнее поколение гибридных силовых интегральных модулей (PIM) из кремния и карбида кремния в упаковке F5BP, которые идеально подходят для повышения мощности крупных солнечных инверторов или систем хранения энергии (ESS).

По сравнению с продуктами предыдущих поколений, эти модули обеспечивают более высокую плотность мощности и эффективность при тех же размерах, увеличивая общую мощность системы солнечных инверторов с 300 кВт до 350 кВт. Это означает, что крупная солнечная электростанция с установленной мощностью в один гигаватт, использующая модули последнего поколения, может достичь экономии энергии почти в два мегаватта в час, что эквивалентно энергоснабжению более 700 домов в год. Кроме того, для достижения той же мощности требуется меньшее количество модулей, что позволяет снизить стоимость компонентов более чем на 25%.

Солнечная энергия все чаще становится предпочтительным возобновляемым источником энергии во всем мире благодаря самой низкой стоимости энергии. Чтобы компенсировать нестабильность выработки солнечной энергии, операторы коммунальных служб также добавляют крупные системы хранения энергии на аккумуляторах (BESS) для обеспечения стабильности энергосистемы. Для поддержки этой комбинации систем производителям и коммунальным службам необходимы решения, обеспечивающие высочайшую эффективность и надежность преобразования энергии. Увеличение эффективности на 0,1 % позволяет сэкономить 250 000 долларов на эксплуатационных расходах на каждый гигаватт установленной мощности в год.

В F5BP-PIM интегрированы 1050-вольтовые IGBT FS7 и 1200-вольтовые диоды D3 EliteSiC для достижения высокого напряжения и преобразования тока при снижении энергопотребления и повышении надежности. IGBT FS7 имеют низкие потери при выключении, что позволяет снизить потери при переключении до 8%, а диоды EliteSiC обеспечивают превосходные характеристики переключения, снижая падение напряжения в включенном состоянии (VF) на 15% по сравнению с предыдущими поколениями.

Эти PIM включают в себя инновационный модуль инвертора с топологией I-типа с зажимом нейтральной точки (INPC) и модуль повышающего преобразователя с топологией летающего конденсатора. В модулях также используется оптимизированная электрическая схема и усовершенствованная подложка с прямым медным соединением (DBC) для снижения паразитной индуктивности и теплового сопротивления. Кроме того, медная подложка снижает тепловое сопротивление от спая до теплоотвода на 9,3%, обеспечивая охлаждение модуля при высокой нагрузке. Такое управление тепловым режимом имеет решающее значение для поддержания эффективности и срока службы модуля, что делает его очень эффективным в ответственных приложениях, требующих надежного и непрерывного энергоснабжения.
«Как переменный источник энергии, зависящий от солнечного света, постоянный прогресс в повышении эффективности системы, надежности и передовых решений для хранения энергии необходим для поддержания стабильности и надежности глобальных сетей во время пикового и непикового спроса на электроэнергию», - говорит Сраван Ванапарти, вице-президент подразделения промышленной энергетики, Power Solutions Group, onsemi. «Более эффективная инфраструктура повышает уровень внедрения и гарантирует, что по мере роста солнечной генерации меньше энергии будет расходоваться впустую, и продвигает нас вперед по пути отказа от ископаемого топлива».

IGBT-модули 7-го поколения упрощают разработку приложений для возобновляемых источников энергии

Силовой модуль onsemi 7-го поколения 1200 В QDual3 на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT) имеет более высокую плотность мощности и на 10 % большую выходную мощность, чем предыдущие аналогичные продукты.

При использовании в инверторе мощностью 150 кВт модуль QDual3 имеет на 200 Вт меньше потерь, чем ближайший конкурент, что значительно уменьшает размер теплоотвода. Он предназначен для работы в суровых условиях и идеально подходит для мощных преобразователей, таких как центральные инверторы для солнечных электростанций, систем накопления энергии (ESS), коммерческих сельскохозяйственных транспортных средств (CAV) и промышленных моторных приводов.

Благодаря модулю QDual3 производители могут создавать солнечные инверторы и системы хранения энергии с более высокими возможностями генерации и хранения энергии при том же размере системы, повышать эффективность управления энергией и увеличивать емкость накопителей, чтобы более плавно подключать солнечную энергию к сети.

Модуль также поддерживает накопление избыточной энергии в системе хранения энергии, что может эффективно облегчить проблему прерывистости точек генерации солнечной энергии и обеспечить надежность и стабильность электроснабжения. Для крупномасштабных систем эти модули можно подключать параллельно, чтобы увеличить выходную мощность до нескольких мегаватт.

IGBT-модуль QDual3 имеет полумостовую конфигурацию на 800 А, в нем интегрированы новые IGBT и диоды 7-го поколения с траншейной остановкой поля, а также используется передовая технология упаковки ON Semiconductor для снижения потерь на переключение и проводимость. Модуль QDual3 на 800 А имеет Vce(sat) IGBT всего 1,75 В (175℃), низкий Eoff и на 10 % меньшие потери энергии, чем у ближайшей альтернативы. Модуль QDual3 также соответствует строгим стандартам, предъявляемым к автомобильным приложениям.