Funktionen af energilagringsinvertere er ikke kun gavnlig til at forbedre effektiviteten og driftsstabiliteten af energilagringssystemer, men fungerer også som en informationsplatform for forskellige informationstransmission, -behandling og real-time menneske-maskine interaktion i hele energilagringssystemet , hvilket gør det til et afgørende udstyr.
Inverter er hjertet af energilagring. Den primære funktion af en energilagringsinverter er at konvertere jævnstrøm til vekselstrøm, der er nødvendig for det daglige liv, og kernekomponenterne, der opnår denne funktion, er effekthalvledere (såsom IGBT og MOSFET).
Disse effekthalvledere kan skifte tusindvis eller endda titusindvis af gange i sekundet og derefter kontrollere kredsløbsændringerne gennem signaler for at konvertere jævnstrøm til sinusformet vekselstrøm.
Gennem statistisk analyse af velkendte invertervirksomheder som Sunac Power, Gudewei og Jinlang Technology tegner strukturelle komponenter sig for 23% af omkostningerne, IGBT og MOS tegner sig for 20% af omkostningerne, magnetiske komponenter tegner sig for 17% af omkostningerne , og chip integrerede kredsløb tegner sig for 10% af omkostningerne. Blandt dem hører IGBT, chip-integrerede kredsløb, kondensatorer, sensorer, PCB-kort og andre produkter i invertere til kraftelektronikområdet.
Det kan ses, at strømelektroniske enheder tegner sig for 46% af omkostningerne ved invertere og er hovedkomponenten.
Derfor er det værd at bemærke, at de halvlederenheder, der bruges i energilagringsinvertere, inkluderer IGBT, MOS-transistor, MCU, strømstyringschip, kondensator, PCB-kort osv. Blandt dem har IGBT, MOS-transistor og strømstyrings-IC en høj andel og store mængder i energilagringsinvertere, og er væsentlige enheder.
Det kan forudsiges, at med forbedringen af energilagringsvelstanden vil efterspørgslen efter halvlederenheder i invertere blive drevet, hvilket er en fantastisk mulighed for halvlederenhedsvirksomheder til at layoute energilagringsmarkedet i fremtiden.
1. IGBT
IGBT's hovedfunktioner inden for energilagring er spændingstransformation, frekvenskonvertering, vekselstrømkonvertering osv. Det er en uundværlig enhed i energilagringsapplikationer.
IGBT er en sammensat fuldt styret spændingsdrevet effekthalvlederenhed sammensat af BJT (Bipolar Transistor) og MOS (Insulated Gate Field Effect Transistor), som kombinerer fordelene ved MOSFETs høje indgangsimpedans og GTRs lave ledningsspændingsfald. IGBT er kernekomponenten til energikonvertering og -transmission, almindeligvis kendt som "CPU"en for kraftelektroniske enheder.
IGBT konkurrencelandskab
På grund af de høje design- og proceskrav fra IGBT, samt manglen på IGBT-relaterede tekniske talenter, svagt procesgrundlag og sen start af virksomhedsindustrialisering i Kina, har IGBT-markedet længe været monopoliseret af store udenlandske multinationale virksomheder.
Siden 2015 har Kinas IGBT-selvforsyningsgrad oversteget 10 % og er gradvist stigende. Det forventes, at Kinas IGBT-selvforsyningsgrad vil nå op på 40 % i 2024. Baseret på kravet om domesticering af kernekomponenter foreslået i relevante nationale politikker, er indenlandsk substitution blevet udviklingstendensen for den indenlandske IGBT-industri.
På nuværende tidspunkt er det indenlandske IGBT-marked hovedsageligt domineret af oversøiske producenter som Infineon, Mitsubishi Electric og Fuji Electric. De tre største virksomheder i den kinesiske IGBT-markedsandel er Infineon, Mitsubishi Electric og Fuji Electric. Blandt dem har Infineon den højeste andel på 15,9%.
2. MOS transistor
MOSFET er en type FET med en isoleret gate, hvor spændingen bestemmer enhedens ledningsevne. Opfindelsen af MOSFET'er var at overvinde ulemperne ved FET'er, såsom høj drænmodstand, moderat indgangsimpedans og langsom drift. Så MOSFET'er kan kaldes den avancerede form for FET.
MOSFET'er bruges almindeligvis til at skifte eller forstærke signaler. Evnen til at ændre ledningsevnen med påført spænding kan bruges til at forstærke eller skifte elektroniske signaler.
MOSFET'er er de mest almindelige transistorer i digitale kredsløb til dato, da hukommelseschips eller mikroprocessorer kan indeholde hundreder eller millioner af transistorer.
På grund af deres evne til at være lavet af p-type eller n-type halvledere, kan komplementære MOS-transistorer bruges til at fremstille switch-kredsløb med meget lavt strømforbrug i form af CMOS-logik.
I digitale og analoge kredsløb er MOSFET'er nu endnu mere almindelige end BJT'er.
3. Strømstyringschip
En strømstyringschip er en chip i elektroniske enhedssystemer, der er ansvarlig for konvertering, distribution, detektion og anden styring af elektrisk energi. Hovedansvarlig for at identificere amplituden af CPU-strømforsyningen, generere tilsvarende korte drejningsmomentbølger og drive udgangseffekten af det efterfølgende kredsløb.
Nogle af de vigtigste strømstyringschips er dual in-line chips, mens andre er overflademonteringspakker. Blandt dem er HIP630x-seriens chip en klassisk strømstyringschip designet af det velkendte chipdesignfirma Intersil.
Den understøtter to/tre/fire fase strømforsyning, understøtter VRM9.0 specifikation, spændingsudgangsområdet er 1,1V-1.85V, kan justere output til intervaller på 0.025V, switch frekvens op til 80KHz, og har karakteristika af stor strømforsyning, lille krusning og lav intern modstand. Det kan præcist justere CPU-strømforsyningsspændingen.
Almindelige strømstyringschips inkluderer HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494 osv.
Alle elektroniske enheder har strømforsyning, men forskellige systemer har forskellige krav til strømforsyning. For at maksimere ydeevnen af elektroniske systemer er det nødvendigt at vælge den bedst egnede strømstyringsmetode.
Omfanget af strømstyring er ret bredt, og omfatter både individuel energikonvertering (hovedsageligt DC til DC, dvs. DC/DC), individuel energifordeling og detektion samt systemer, der kombinerer energiomdannelse og energistyring.
Tilsvarende omfatter klassificeringen af strømstyringschips også disse aspekter, såsom lineære strømchips, spændingsreferencechips, switch-strømchips, LCD-driverchips, LED-driverchips, spændingsdetekteringschips, batteriopladningsstyringschips osv.
4. PCB-plade
Trykt kredsløbskort, forkortet som PCB, også kendt som printkort, printkort, printkort.
Det ledende mønster dannet af printkredsløb, trykte komponenter eller en kombination af begge på et isolerende substrat i henhold til et forudbestemt design kaldes normalt et trykt kredsløb, mens det ledende mønster, der giver elektriske forbindelser mellem komponenter på et isolerende substrat, kaldes et trykt mønster kredsløb.
Segmenteret produktstruktur
På nuværende tidspunkt omfatter underopdelingsprodukterne af trykte kredsløb i Kina hovedsageligt seks typer: flerlagskort, fleksible boards, HDI (high-density interconnect boards), dobbeltsidede plader, enkeltpaneler og emballagesubstrater.
Data viser, at flerlagskort tegner sig for den største andel af segmenterede printkortprodukter i Kina og når 45,97%, hvilket langt overstiger andre produkter; Dernæst er det bløde bord, der tegner sig for 16,68%; Andelen af HDI er 16,59%. Derudover er andelen af dobbeltsidede paneler, enkeltpaneler og emballagesubstrater henholdsvis 11,34 %, 6,13 % og 3,29 %.
5.MCU
MCU-chip refererer til en mikrocontrollerenhed (MCU), også kendt som en enkelt-chip mikrocomputer eller mikrocontroller. Det reducerer frekvensen og specifikationerne for den centrale behandlingsenhed på passende vis og integrerer perifere grænseflader såsom hukommelse, tæller, USB, A/D-konvertering, UART, PLC, DMA og endda LCD-driverkredsløb på en enkelt chip for at danne et chipniveau computer, som kan udføre forskellige kombinationer af kontrol til forskellige applikationsscenarier. Derfor er MCU-chip en mikrocontroller-chip.
Med hensyn til MCU-leverandører vil mange inverterproducenter bruge TI's C2000-serie MCU'er. Nu, med fremkomsten af mikroinvertere, begynder nogle producenter også at bruge Arm core 32-bit MCU'er til hovedstyring.
Derfor omfatter hovedleverandørerne af MCU udenlandske producenter som TI, NXP, ST, Microchip, Infineon, Renesas samt indenlandske producenter som Zhaoyi Innovation.
6. Sensorer
I energilagringsinvertere er det nødvendigt at detektere strømmen og vælge passende strømsensorer. Vi kan opdele strømdetektion i flere områder.
1) Registrer DC- eller AC-strømme fra 5A til 70A.
Chipbaserede Hall-strømsensorer, såsom CH701-strømsensor IC, bruges generelt til at detektere DC- eller AC-strømme fra 5A til 50A. De er en økonomisk og nøjagtig løsning til AC- eller DC-strømregistrering i industri-, bil-, kommercielle og kommunikationssystemer. Lille emballage er et ideelt valg til applikationer med begrænset plads, samtidig med at du sparer omkostninger ved at reducere printpladearealet. Typiske anvendelser omfatter motorstyring, belastningsdetektering og -styring, omskiftning af strømforsyninger og overstrømsfejlbeskyttelse.
2) Registrer DC- eller AC-strømme fra 50A til 200A.
Strømsensorer af direkte indføringstype kan vælges
CH704 er en isoleret integreret strømfølende chip udviklet specifikt til applikationer til registrering af høj strøm. CH704 har en indbygget primærledermodstand på 0,1 m Ω, der effektivt reducerer chipopvarmning og understøtter højstrømsdetektion: ± 50A, ± 100A, ± 150A, ± 200A. Den integrerer et unikt temperaturkompensationskredsløb internt for at opnå god konsistens af chippen i hele temperaturområdet fra -40 til 150 grader. Chippen er blevet kalibreret til følsomhed og statisk (nulstrøm) udgangsspænding, før den forlader fabrikken, hvilket giver en typisk nøjagtighed på ± 2 % over hele temperaturområdet.
3) Registrer DC- eller AC-strømme over 200A til 1000A.
Lineær Hall og magnetisk ring kan bruges, og programmerbare Hall-sensorer kan bruges til at opnå strømdetektion op til 1500A.
For eksempel understøtter CHI612 programmerbar lineær Hall-chip 5V enkelt strømforsyning. 120 kHz båndbredde,<3us response time, programmable 0.8-24 mV/G, 2% accuracy can be achieved within the full temperature range of -40 to 150 degrees. The chip completes the calibration of static (zero current) output voltage before leaving the factory.