光伏逆变器芯片产能

光伏逆变器芯片龙头

       光伏逆变器上市公司龙头是阳光电源、动力源、禾望电气。

       1、阳光电源：公司主营业务是光伏逆变器、风能变流器及其它电力电源的研发、生产、销售和服务，为可再生能源发电行业用户提供系统解决方案。公司的主导产品太阳能光伏逆变器的市场占有率多年来稳居国内市场第一位，在行业内继续保持极高的品牌认可度。此外，公司近1年来与多个地方政府合作大力投建光伏电站项目。

       2、动力源：主营综合节能业务、光伏业务，主要产品和服务有直流电源、交流电源、以高压变频器为核心的综合节能业务、光伏业务等。

       3、禾望电气：公司目前主要的产品包括风电变流器、光伏逆变器、电气传动类产品等。

与扩展内容相关：

       逆变器作为光伏发电的重要组成部分，主要的作用是将光伏组件发出的直流电转变成交流电。目前，市面上常见的逆变器主要分为集中式逆变器与组串式逆变器，还有新潮的集散式逆变器。

       集中式逆变器顾名思义是将光伏组件产生的直流电汇总转变为交流电后进行升压、并网。因此，逆变器的功率都相对较大。光伏电站中一般采用500kW以上的集中式逆变器。

       组串式逆变器顾名思义是将光伏组件产生的直流电直接转变为交流电汇总后升压、并网。因此，逆变器的功率都相对较小。光伏电站中一般采用50kW以下的组串式逆变器。

       集散式逆变器是近两年来新提出的一种逆变器形式，其主要特点是“集中逆变”和“分散MPPT跟踪”。集散式逆变器是聚集了集中式逆变器和组串式逆变器两种逆变器优点的产物，达到了“集中式逆变器的低成本，组串式逆变器的高发电量”。

光伏逆变器宣布涨价，是什么原因导致涨价的？

       因为近期芯片、IGBT产品出现极度紧缺状况，价格也随之走高。铜、铝等大宗原材料价格的不断攀升。为此，国内某逆变器公司决定上调部分分布式逆变器价格10-15%。

       该消息一出舆论界又是一片哗然。逆变器一直处于价格下行通道，而此次出现持续上涨趋势主要原因是：

1、去年因为深受疫情以及各种因素的影响，导致多晶硅供需出现问题，价格持续上涨；光伏行业为此深受原材料的供应短缺；

2、半导体是光伏逆变器的不可缺少的部件，全球半导体的短缺给光伏带来巨大的挑战。

3、新型电力电子器件IGBT是逆变器的核心，也就是所谓的CPU。它的短缺对逆变器的种类和产量有着巨大的影响 。

4、产业链涨价带来逆变器的成本增加。整个光伏行业都要面临上涨压力。

5、光伏逆变器的涨价其实折射出我国在科学技术发展路上前进颇为曲折。

IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管，主要是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成，因为它有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降这两项优点。在市场上非常多见。因为其异常严苛的生产条件，只有少数企业可以量产。我国需求量非常大，但是多依赖于进口。

       而全球占据IGBT器件领域约70%市场份额的五强公司分别是德国英飞凌、美国安森美、意法半导体、日本的三菱和东芝。他们是毫无疑问在该领域占据绝对控制地位。

       虽然在国家大力支持下已有不少企业正在为IGBT能够实现国产化研发奋斗，我们都已经深刻意识到发展之路的困难，但是路漫漫其修远兮，吾辈将上下而求索。争取早日取得成绩。

2021年逆变器发货超52GW，华为光伏军团走出“缺芯”？

       近年来，“缺芯”是华为的切肤之痛，华为光伏逆变器业务也不例外。而IGBT这类功率半导体芯片，正是光伏逆变器必需的元件。

        相比之下，另一大光伏逆变器巨头阳光电源（300274，SZ）2021年光伏逆变器销售量为47GW，储能系统全球发货量达3GWh。

        根据国际可再生能源署（IRENA）数据，2021年全球光伏新增装机133GW。而华为的全球发货量就达到52GW。从这个角度看，华为光伏军团已经克服了逆变器缺芯的困难。

        华为光伏军团表示，近年来全球发生了许多风险事件，华为一直能够持续保障供应连续性和客户产品/服务及时交付，这表明其建立的业务连续性管理体系和管理机制是有效的。

        宋凯介绍称，华为自己的光伏电站布设开始于2012年，已经在东莞华为南方工厂、华为杭州研究所、苏州研究所、南京研究所等屋顶广场，建了总容量19.5兆瓦的分布式智能光伏电站。南方工厂电站每年能发1700多万度电，可满足华为南方工厂基地10%左右的用电需求。

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        每日经济新闻

光伏逆变器龙头上市公司有哪些？

       光伏逆变器龙头上市公司介绍如下。

       一、阳光电源300274

       阳光电源光伏老三，全球光伏逆变器的龙头。新能源风口下，作为化石能源替代者之一，光伏市场几近为千亿市场，而且平价上网不是终点，仅是开局。光伏逆变器作为光伏产业链的关键环节，不仅光伏用得到，几乎所有新能源都离不开，产能供不应求。

       二、许继电气000400

       公司下属电力电子分公司光伏逆变器产能为5GW。

       三、科陆电子002121

       公司较早进入光伏及储能市场，拥有完全自主知识产权的光储逆变器技术，技术实力领先。

       四、海陆重工002255

       江南集成的主营业务为光伏电站EPC业务，通过本次交易，公司将进一步加大光伏行业的投入力度，促成公司业务整体转型升级，形成从环保设备的研发生产到光伏电站运营、光伏电站EPC业务协同发展的新局面。

       五、英威腾002334

       公司iMars系列光伏逆变器储能产品的应用主要在中东、非洲等地区。

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

光伏并网逆变器的市场前景如何？

       目前光伏逆变器行业国际领军者是德国艾斯玛（SMA）公司，技术处在行业的顶点。国内比较有实力的并网逆变器企业有：合肥阳光电源、三 晶新能源、中达电通、山亿新能源、北京科诺伟业、艾索新能源等；而离网逆变器的技术发展相对较成熟，国内已拥有一批技术较领先的企业。

       1.要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。

       2.要求具有较高的可靠性。目前光伏发电系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热、过载保护等。

       3.要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化，蓄电池虽然对太阳电池的电压具有重要作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V蓄电池，其端电压可在10V～16V之间变化，这就要求逆变器必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压的稳定。

       4.在中、大容量的光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐波分量，高次谐波将产生附加损耗，许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高的要求，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免与公共电网的电力污染，也要求逆变器输出正弦波电流。

       编辑本段

       工作原理

       逆变器将直流电转化为交流电，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变器，由于直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器升压即能达到220V，在中、小容量的逆变器中，由于直流电压较低，如12V、24V，就必须设计升压电路。

       中、小容量逆变器一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种，推挽电路，将升压变压器的中性插头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力，由于功 光伏并网逆变器率晶体管共地边接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。

       全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率晶体管调节输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。由于该电路具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。另外，为防止上、下桥臂发生共同导通，必须设计先关断后导通电路，即必须设置死区时间，其电路结构较复杂。

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       控制电路工作

       上述几种逆变器的主电路均需要有控制电路来实现，一般有方波和正弦波两种控制方式，方波输出的逆变电源电路简单，成本低，但效率低，谐波成份大。正弦波输出是逆变器的发展趋势，随着微电子技术的发展，有PWM功能的微处理器也已问世，因此正弦波输出的逆变技术已经成熟。

       1.方波输出的逆变器

       1.方波输出的逆变器目前多采用脉宽调制集成电路，如SG3525，TL494等。实践证明，采用SG3525集成电路，并采用功率场效应管作为开关功率元件，能实现性能价格比较高的逆变器，由于SG3525具有直接驱动功率场效应管的能力并具有内部基准源和运算放大器和欠压保护功能，因此其外围电路很简单。

       2.正弦波输出的逆变器

       2.正弦波输出的逆变器控制集成电路，正弦波输出的逆变器，其控制电路可采用微处理器控制，如INTEL公司生产的80C196MC、摩托罗拉公司生产的MP16以及MI－CROCHIP公司生产的PIC16C73等，这些单片机均具有多路PWM发生器，并可设定上、下桥臂之间的死区时间，采用INTEL公司80C196MC实现正弦波输出的电路，80C196MC完成正弦波信号的发生，并检测交流输出电压，实现稳压。

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       主电路功率器件的选择

       逆变器的主功率元件的选择至关重要，目前使用较多的功率元件有达 小功率的光伏并网逆变器设计图林顿功率晶体管（BJT），功率场效应管（MOS－FET），绝缘栅晶体管（IGBT）和可关断晶闸管（GTO）等，在小容量低压系统中使用较多的器件为MOSFET，因为MOSFET具有较低的通态压降和较高的开关频率，在高压大容量系统中一般均采用IGBT模块，这是因为MOSFET随着电压的升高其通态电阻也随之增大，而IGBT在中容量系统中占有较大的优势，而在特大容量（100kVA以上）系统中，一般均采用GTO作为功率元件。

        光伏逆变器 并网逆变器 太阳能逆变器SolarMax的光伏逆变器规格全，既有小功率的组串逆变器，又有大功率的集中式逆变器，随着中国光伏发电市场的迅速发展，SolarMax逆变器必然会被越来越多的中国客户使用。

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