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光伏逆变器需要用到哪些电子元器件,以及主要供应商有哪些

时间:2022-07-19

来源:电子发烧友

导语:目前光伏逆变器市场的集中度很高,其份额主要集中于中国厂家。光伏逆变器是光伏电站的核心零部件,占系统总成本的10%左右。

  目前光伏逆变器市场的集中度很高,其份额主要集中于中国厂家。光伏逆变器是光伏电站的核心零部件,占系统总成本的10%左右。根据IHS发布的最新报告,全球逆变器出货量排名的10家企业中,有6家为中国企业,包括阳光电源、华为、锦浪科技、古瑞瓦特、固德威和上能电气。全球逆变器的总出货为218.5GWh,相比2020年的172GWh,有明显的增长。

  本篇文章我们将会介绍一下光伏逆变器需要用到哪些电子元器件,以及主要供应商有哪些。

  光伏逆变器需要用到的电子元器件

  一般来说,光伏逆变器主要由输入滤波电路、DC/DC MPPT电路、DC/AC逆变电路、输出滤波电路、核心控制单元电路组成。在一个典型的太阳能逆变器中,包括一个连接至太阳能板,增强逆变器输入电压,以使其能够将电力馈入电网的DC-DC级,这个DC-DC级往往会具有最大功率点跟踪(MPPT)功能;以及一个连接至电网,用于DC-AC的全桥。

  

逆变器.jpg

  图:串型逆变器典型框架图(来源:ST)

  根据ST的串型逆变器典型框架图可以看出,逆变器需要用到的电子元器件主要有:IGBT和MOSFET等功率器件、MCU主控芯片、驱动芯片、电容、电阻、电感等磁性元件、电流传感器、直流开关、AC连接器、DC连接器、散热器等等零部件。

  光伏逆变器的主要功能是直交流变换功能,实现该功能的核心元件就是功率半导体,比如IGBT、MOSFET等,当然,现在随着第三代半导体的兴起,也有不少厂商开始采用SiC和GaN等第三代半导体器件。

  另外,太阳能逆变器的目的是从太阳能板中提取最大功率,并且将清洁能源馈入电网。为了确保这一点,功率级电压和电流必须被准确采样,并且需要为DC-DC和DC-AC中的电源开关准确生成脉宽调制(PWM)。这就需要主控MCU来协助了。而且,MCU还需要负责逆变电路的过温、过压、欠压等监控保护功能,以及一些智能化的功能,比如与外界通讯、数据记录、人机交互等等。因此,MCU主控在逆变器中的作用也是非常大的。

  主要电子器件的供应商

  逆变器中最为重要的功率器件产品的技术门槛还是比较高的,目前主要由德国英飞凌、日本三菱、富士和东芝、欧洲ST、美国安森美等国际半导体企业供应。我国一线逆变器厂商的主要功率器件也大都选用这些供应商的产品。

  但是2021年以来,芯片、IGBT等产品出现了供应紧缺的状况,各大逆变器厂商均开始提升使用国产IGBT的比例。据了解,国产IGBT厂家的产品在35kW以内的光伏应用场景性能指标基本满足需求,可以用于全球户用光伏市场。不过,搭载国产IGBT的较大功率的逆变器,目前仅用在国内的部分电站项目上。

  国内的IGBT和MOSFET功率器件供应商由斯达半导、士兰微、中车时代、宏微、扬杰、比亚迪、华微电子,以及华润微等。据了解,斯达在小功率产品上占比较高,在大功率集中式逆变器上用的也比较多,去年阳光电源就开始用斯达的IGBT模组在500kW及以上的逆变器应用,测试数据表现还不错,未来还需要再看故障率到底怎么样。士兰微主要还是小功率产品,目前也开始为阳光电源、华为等企业供货。士兰微和宏微的IGBT在华为和固德威中使用得比较多。新洁能去年开始有很多客户开始测试,今年开始应该会有一些供应,但是上量不会那么快。

  在电流传感器方面,供应商主要有国外的莱姆、瓦克华、村田、霍尼韦尔、Allegro等,国内厂商主要有宁波锦澄、南京中旭、世特美、安科瑞等。

  光伏系统防雷器的供应商中,国外有菲尼克斯、库柏、法国西岱尔等,国内厂商主要有中光、深圳海鹏信、深圳新维等。

  散热风扇方面,国外供应商主要有EBM-papst、中国台湾建淮、AVC、美蓓亚、日本三洋、日本电产等,国内供应商主要有三巨核赛极等。

  电容方面,国外供应商主要有EPCOS、Kemet、Nichicon、WIMA等,国内供应商主要有厦门法拉、创格核EACO等。

  电感等磁性元器件方面,国内主要供应商有京泉华、可立克和伊戈尔。其中京泉华的磁性元器件最大销售份额是华为,在华为份额50%以上,在阳光电源份额约30%;可立克在全球的份额约为5~6亿元,占全球逆变器磁性元件的10%以上;伊戈尔的客户主要是华为和阳光电源等,在华为的份额约为15%~20%,阳光电源约为20%~30%,其在全球的市场份额约为10%左右。

  MCU方面,很多逆变器厂商会采用TI的C2000系列MCU,现在随着微型逆变器的兴起,也有厂商开始采用Arm内核的32位MCU来做主控。因此,MCU的主要供应商有TI、NXP、ST、Microchip、英飞凌、瑞萨等国外厂商,也有兆易创新等国内厂商。

  结语

  在国内逆变器厂商和相关供应链企业的大力投入和共同进步下,逆变器的成本也在不断下降,这同时促进了逆变器产业发展,推动了光伏系统的装机量,让各逆变器企业的业绩进入了加速释放阶段。

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