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采用SiC和GaN功率模块的光伏逆变器纷纷亮相光伏展,三菱电机率先推出产品

在可再生能源技术及产品展会“PVJapan2014”(东京有明国际会展中心,2014年7月30日~8月1日)上,各公司纷纷展示了采用碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等新一代功率半导体的光伏发电用逆变器(电源调整器)。其中,三菱电机展示了刚刚宣布将于2015年1月上市的产品。该公司表示,“据本公司调查,这将是全球首款采用SiC的光伏逆变器产品”。

三菱电机展示的是功率半导体元件全部基于SiC的“全SiC-IPM(Intelligent Power Module,智能功率模块)”电源调整器产品。支持4.4kW的输出功率,将直流电力转换成交流电力的转换效率为98.0%。

三菱电机以前曾推出过采用“分段控制型逆变器”技术而实现了97.5%的转换效率的电源调整器产品。“分段控制型逆变器”是该公司自主开发的组合使用三个逆变器的技术,但由于使用多个逆变器,因此系统有些复杂。但另一方面,“采用一个逆变器的话转换效率又只有96%”(三菱电机)。

三菱电机的配备全SiC-IPM的电源调整器产品。

三菱电机在电源调整器上采用的全SiC-IPM

而此次的全SiC-IPM只使用一个逆变器,通过简单的结构就实现了98.0%的转换效率。新产品的建议零售价为44万日元。三菱电机表示,该公司预定2014年11月开始销售的转换效率为96%的电源调整器中,支持4.0kW输出的产品的建议零售价为34万日元,这样来看,“配备全SiC-IPM的产品的价格并不算太高”。

欧姆龙也展出了功率模块采用全SiC的电源调整器的开发品。展品支持5.5kW输出,据说还能以相同的尺寸实现支持9.9kW输出的产品。将直流电力转换成交流电力的转换效率为97.5%。欧姆龙未公布产品的上市时间,只表示“考虑在不久的将来上市”。

三菱电机的全SiC-IPM电源调整器产品的输出功率与转换效率的关系

欧姆龙参考展出输出功率为5.5kW的“全SiC”。除太阳能电池外还设想了其他一些用途。

安川电机参考展示了功率模块采用GaN而非SiC的电源调整器。支持200V电压、4.5kW输出(单相),转换效率为98%。

安川电机参考展出的GaN模块(前方)及配备该模块的4.5kW电源调整器。

安川电机2012年10月就发布了开发品,当时表示计划在2年内推出产品,而此次则宣布“2015年以后实现产品化”,否定了会在2014年内上市。

据安川电机介绍,采用GaN而非SiC是因为,“GaN功率半导体的响应速度高达SiC的9倍。我们开发的工业用电源调整器还经常用于马达控制,必须具备高速响应性,因此致力于GaN的开发”。

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