逆变器最贵元件

光伏逆变器的系统成本

       在光伏逆变器中运用新型SiCBJT可实现更低的系统成本。

       最近，碳化硅(SiC)的使用为BJT赋予了新的生命，生产出一款可实现更高功率密度、更低系统成本且设计更简易的器件。SiCBJT运用在光伏电源转换器中时，可实现良好效率，并且(也许更重要的是)能够使用更小、更便宜的元件，从而在系统级别上显著降低成本。

       在过去30多年中，诸如MOSFET和IGBT之类的CMOS替代产品在大多数电源设计中逐渐取代基于硅的BJT，但是今天，基于碳化硅的新技术为BJT赋予了新的意义，特别是在高压应用中。

       碳化硅布局以同等或更低的损耗实现更高的开关频率，并且在相同形状因数的情况下可产生更高的输出功率。运用了SiCBJT的设计也将使用一个更小的电感，并且使成本显著降低。虽然运用碳化硅工艺生产的BJT相较于仅基于硅的BJT会更昂贵，但是使用SiC技术的优势在于可在其它方面节省设计成本，从而实现更低的整体成本。本文介绍的升压转换器设计用于光伏转换阶段，其充分利用SiCBJT的优势，在显著降低系统成本的同时可实现良好的效率。

       碳化硅的优势

       基于硅的BJT在高压应用中失宠有几方面原因。首先，SiBJT中的低电流增益会形成高驱动损耗，并且随着额定电流的增加，损耗变得更糟。双极运行也会导致更高的开关损耗，并且在器件内产生高动态电阻。可靠性也是一个问题。在正向偏压模式下运行器件，可能会在器件中形成具有高电流集中的局部过温，这可能导致器件发生故障。此外，电感负载切换过程中出现的电压和电流应力，可能会导致电场应力超出漂移区，从而导致反向偏压击穿。这会严格限制反向安全工作区(RSOA)，意味着基于硅的BJT将不具有短路能力。

       在运用碳化硅的新型BJT中不存在同样的问题。与硅相比，碳化硅支持的能带间隙是其三倍，可产生更大的电流增益，以及更低的驱动损耗，因此BJT的效率更高。碳化硅的击穿电场强度是硅的10倍，因此器件不太容易受到热击穿影响，并且要可靠得多。碳化硅在更高的温度下表现更出色，因此应用范围更为广泛，甚至包括汽车环境。

       从成本角度而言，碳化硅的高开关频率在硬件级可实现成本节约。虽然相较于基于纯硅，基于碳化硅的BJT更昂贵，但SiC工艺的高功率密度将会转换为更高的芯片利用率，并且支持使用更小的散热器和更小的过滤器元件。从长远来看，使用更昂贵的碳化硅BJT实际上更省钱，因为整体系统的生产成本更低。我们设计的升压转换器就是一个例子。它设计用于额定功率为17千瓦的光伏系统中，具有600伏的输出电压，输入范围为400到530V。

       管理效率

       BJT的驱动器电路能够减少损耗和提高系统效率。驱动器做了两件事：对器件电容迅速充放电，实现快速开关;确保连续提供基极电流，使晶体管在导通状态中保持饱和状态。

       为了支持动态操作，15V的驱动器电源电压引起更快的瞬态变化，并提高性能。SiCBJT的阈值电压约为3V。通常情况下无需使用负极驱动电压或米勒钳位来提高抗扰度。

       SiCBJT是一个“常关型”器件，并且仅在持续提供基极电流时激活。选择静态操作的基极电流值会涉及到传导损耗和驱动损耗间的折衷平衡。尽管有较高的增益值(因此会形成较低的基极电流)，驱动损耗对SiCBJT仍非常重要，由于SiC布局具有较宽能带间隙，因此必须在基极和发射极间提供一个更高的正向电压。将基极电流增加一倍，从0.5A增加到1A，仅降低正向等效电阻10%，因此需要降低传导损耗，同时使饱和度转变为较高水平。这是我们设计升压转换器的一个重要考虑因素，因为它会在更高的电流纹波下运行。1A的基极电流会使开关能力增加至40A

       静态驱动损耗是选定驱动电压和输入电压的一个函数(间接表示占空比值)。实现高开关速度需要15V的驱动电压，产生约8W的损耗，主要集中在基极电阻上。为了弥补这方面的损耗，对于动态和静态操作，我们通常使用两个单独的电源电压。图1提供了示意图。高压驱动器的控制信号会“中断”，因此它仅在开关瞬态期间使能。静态驱动阶段使用较低电压，从而可以降低静态损耗，并在整个导通期间保持激活状态。

       图1.使用两个电源电压降低损耗

       减小滤波器的尺寸

       在更高的开关频率下运行，可降低无源元件的成本。为了进一步提高功率密度，我们着眼于改善滤波器电感的方法。在评估了各种核心材料的能力后，我们选择了一种使用Vitroperm500F(一种薄夹层式纳米晶体材料)制成的新型磁芯材料。该材料产生的损耗低，且在高频率下运转良好。此外也可在高饱和磁通值下运行，这意味着该材料比类似的铁氧体磁芯(图2右侧)要小得多。使用Virtoperm磁芯构成的滤波电感器，约为参照系统的四分之一大小。

       图2显示了在最大电流纹波(40%)下对于不同材料将电感器尺寸作为开关频率函数的因素。在此，我们假设电感量近似为电感值，而这又取决于峰值磁通密度和开关频率。在达到指定的临界点(在100mW/cm时定义的特定损耗3)后，需要降低峰值磁通量以避免过热，从而在该点之外运行将不会导致其大小显著减小。频率一定时，Vitroperm500F可在所有材料中实现最佳性能。

       图2.用作频率函数的不同芯材的电感器大小，以及与Vitroperm和铁氧体磁芯的大小比较

       图3显示了测得的效率级，包括采用两阶段解决方案的驱动损耗。根据计算得出的损耗分布如下图曲线所示。该系统可以在没有达到临界温度或饱和度的情况下达到高电流负载。该两阶段驱动解决方案会将驱动损耗降低至输入功率的0.02%左右。整体损耗更低使得所需的散热片尺寸减小，且更高的开关频率允许使用更小的过滤器元件。所有这些特性最终有助于降低系统成本。

       图3.48kHz时的效率和驱动损耗，以及原型图

工频逆变器那么贵

       如下：

       1、逆变变压器是交流电通过电磁感应原理直接通过线圈的比值改变电压的大小，所用的原料不多，一付铁芯一个或两个线圈就够了。

       2、而逆变器的原理要复杂的多，首先要把直流电通过电路转变为交流电，因为逆变器大多都是低压电转为高压电，要求的电流大。

       3、所以对电路中元器件的要求就特别高，再通过变压器把转换好的交流电升高到220伏。这些元件的价格都很高所以价格就会比单独的变压器高很多。

逆变器的原理是什么构成和主要元器

       逆变器的原理构成和主要元器件

       逆变器是一种将直流电能转换成交流电能的设备。它的工作原理是利用晶体管或电感二极管等元器件对直流电压进行控制，从而改变直流电流的方向，从而产生交流电流。

       逆变器的主要元器件包括：

       整流模块，用于将交流电能转换成直流电能。

       变换器模块，用于将直流电能转换成交流电能。

       控制器模块，用于控制逆变器的工作状态和参数，以确保输出电压和频率的稳定性。

       主要元器件可以是晶体管或电感二极管或IGBT，取决于应用和实现方式。

逆变器有什么元件构成？其主要作用？

       逆变器由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波）的设备，是一种将直流电转化为交流电的装置。

       逆变器的特点

       1、转换效率高、启动快。

       2、安全性能好：产品具备短路、过载、过/欠电压、超温5种保护功能。

       3、物理性能良好：产品采用全铝质外壳，散热性能好，表面硬氧化处理，耐摩擦性能好，并可抗一定外力的挤压或碰击。

       4、带负载适应性与稳定性强。

扩展资料

       逆变器使用注意事项

       1、直流电压要一致

       每台逆变器都有接入直流电压数值，如12V，24V等，要求选择蓄电池电压必须与逆变器直流输入电压一致。例如，12V 逆变器必须选择12V蓄电池。

       2、输出功率够大

       逆变器输出功率必须大于电器的使用功率，特别对于启动时功率大的电器，如冰箱、空调，还要留大些的余量。

       3、正、负极必须接正确

       逆变器接入的直流电压标有正负极，连接时必须正接正，负接负，连接线线径必须足够粗，并且尽可能减少连接线的长度。

       4、充电与逆变不能同时进行

       逆变时不可将充电插头插入逆变输出的电气回路中。

       5、防止电灼伤

       在连接蓄电池时，确认手上没有其它金属物，以免发生蓄电池短路，灼伤人体。

       百度百科—逆变器

碳化硅二极管价格贵，用绝缘二极管来替换，效率高，价格低。适合逆变器，PFC电路！

       海飞乐Qlong绝缘二极管采用独特的硅基工艺。可提供极低的反向恢复电荷Qrr，并具有软恢复特性，这使得它们非常适合CCM升压PFC，并在硬开关应用中用作输出二极管。当PN硅二极管在导通和反向偏置期间关断时，电流将快速将至零，然后在二极管从正向导通中恢复时开始反向流经该二极管。

       负电流与时间的乘积被定义为反向恢复电荷或者Qrr。

       这是每个开关周期的能量损耗。Qlong绝缘二极管具有极低的Qrr，与超快恢复二极管相比尤其低。另外，二极管的反向恢复还会导致EMI，在此波形中，可以看到用来缩短反向恢复时间的铂掺杂造成了一个非常陡峭的波形，其锐缘可产生大量的噪声。

       二极管的软度被定位为时间Tb与时间Ta的比值，

       例如，这种波形陡峭的二极管的软度为0.2，比较理想的软度系数是0.5,海飞乐Qlong二极管具有出色的软度，软度系数接近1.00。

       减少二极管的Qrr值可降低MOS管的开关损耗，使你的设计能够在较高的频率下工作，从而降低磁性元件的尺寸和成本。

       我们在CMM升压PFC电路测试中，发现Qlong二极管中开关孙高的降低使MOS管的温度下降了6.1°，这种热能的减少使得效率提高了1.1%，其他工程师在采用Qlong二极管后发现效率提高2.5%。低Qrr值可减少MOS的导通电流。使工程师使用更小成本的元件。

       在这个设计中，因采用了Qlong二极管而使MOS的电流容量从21A下降到12A.

       这提高了电源效率，使MOS管的温度下降了10°以上，同时并没有增加BOM成本。

       海飞乐Qlong绝缘二极管的恢复软度有助于大幅度降低EMI，这以改进可降低EMI滤波器的尺寸和成本，或提供额外的性能以满足更具挑战性的规范要求。

       Qlong二极管还适合充当输出二极管，在这个设计中换用Qlong二极管后，峰值反向电压大幅度降低，设计师可以完成移除缓冲电路，而且它的性能仍比原来的设计方案好。这不仅降低了设计成本和复杂度，而且还将效率提高了2%。

       所有的Qlong二极管都表现出为平坦的Qrr温度依存性，可确保在不同工作范围内性能的一致性，并防止热逃逸。

       Qlong绝缘二极管还以常见的阴极封装提供，这是高性能绝缘二极管首次采用的封装形式，这种封装可以减少交错并联和无桥式拓扑结构中所需安装的硬件数。对于CCM升压PFC，电动汽车充电器和许多其他硬开关应用来说，Qlong绝缘二极管在降低EMI，降低开关损耗和提供极高效率方面，都是性能最佳的硅二极管。

       总结：Qlong绝缘二极管是对CCM升压PFC应用的完美补充，与高性能超快速PFC二极管相比，Qlong绝缘二极管具有非常低的反向恢复电荷，可将开关损耗降低80%以上。在直接替换测试中发现，Qlong绝缘二极管可带来1.5%的效率提升，整个电路优化后，效率可提升2.5%。还可以减少开关的导通电流尖峰，使设计师能够大幅度降低MOS管的电流额定值，从而节省成本和降低导通损耗。同时Qlong二极管还具有出色的软度，可降低EMI噪声和减少电压尖峰。海飞乐FAE建议Qlong二极管更适合开关频率在80kHz以上的应用。

       Qlong绝缘二极管可以在桥式逆变器中用作反并联二极管，性能十分出色，具有极快速回复特性，且结电容低至11pF，因此它可以将开关损耗将至很低，从而大幅度提升转换器的效率，Qlong二极管的快速恢复时间可为器件提供击穿保护，即使在高工作频率下也能提供此保护，这样，工程师就可以提高开关频率，以减少磁性尺寸和大幅提高功率密度，同时降低EMI噪声干扰，即使在提高开关频率的过程中也具有次特性，对于高性能，高频率逆变器，我们建议采用具有超低损耗的Qlong绝缘二极管。

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