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耐压达650V的IGBT,单相光伏逆变器最佳选择

2020-01-30  共同成长8...

光伏逆变器作为光伏系统的关键组成部分,串联在整个发电系统中,起到发电并网的作用,其对发电系统的稳定性至关重要。为了适应光伏系统发展模式的变化,本文针对单相光伏逆变器,介绍一款瑞萨公司推出的第八代IGBT单管RBN50H65T1FPQ-A0,并和竞争对手同规格的单管进行比较和测试,在保证光伏系统性能稳定的同时,可使系统获得更优越的性能。

单相光伏逆变器电路图如下图1所示,光伏电池板发出的电能通过DC-DC(BOOST升压)电路,然后逆变为交流电并网,图1中DC-DC转换部分需要至少一颗IGBT,逆变部分需要4颗IGBT。

 

图1 单相光伏逆变器电路图

本文针对图1中的IGBT单管,重点介绍瑞萨公司推出的第八代IGBT单管RBN50H65T1FPQ-A0,其封装和管脚定义如图2所示。

图2  RBN50H65T1FPQ-A0封装和管脚定义图

RBN50H65T1FPQ-A0是一款耐压达650V的绝缘栅双极型晶体管(IGBT),可承受最大损耗功率为234W,工作温度范围为-55°C到+150°C,该晶体管尺寸大小为15.94mm x 5.02mm x 21.13mm,为TO-247标准封装。

其主要特性如下:

· 最大集电极发射极电压:650V

· 最大门极发射极电压:±30V

· 最大持续集电极电流:100A

· 最大功耗:234W

· 工作温度范围-55℃~+150℃

· 封装方式:TO-247

RBN50H65T1FPQ-A0主要性能和其他同类器件和测试结果对比如图3和图4所示:

图3 RBN50H65T1FPQ-A0和其他同类器件规格对比

由图3可知,和英飞凌的IKW50N65H5IKW50N65EH5、ST的STGW60H65DFB相比,RBN50H65T1FPQ-A0可承受的栅极电压更高,可以保证在30V栅极电压的可靠性。

图4 RBN50H65T1FPQ-A0和其他同类器件测试对比

由图4可知RBN50H65T1FPQ-A0的导通压降和开通损耗分别低至1.41V和1.27mJ,低的导通电压可以给系统带来低的导通损耗。

为了进一步证明RBN50H65T1FPQ-A0的优越性能,该产品的功耗模拟和关断波形分别如图5和图6所示:

图5  RBN50H65T1FPQ-A0的功耗模拟图

图6 RBN50H65T1FPQ-A0的关断波形对比

由图5可知在门极电阻为16欧姆,直流电压为400V,门极电压为-5V和+15V,开关频率为20KHz,系统输出功率为5kW时,RBN50H65T1FPQ-A0的整体工作损耗为27.7W,明显比ST和英飞凌要低,可带来光伏逆变器发电效率的提升。由图6可知RBN50H65T1FPQ-A0的关断无振铃、而且关断时VCE的电压过冲小,可降低电压尖峰对IGBT的危害,从而保证光伏逆变器的稳定性。

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