Funcția invertoarelor de stocare a energiei nu este numai benefică pentru îmbunătățirea eficienței și stabilității operaționale a sistemelor de stocare a energiei, dar servește și ca o platformă de informare pentru diferite transmisii, procesare și interacțiuni în timp real om-mașină în întregul sistem de stocare a energiei. , făcându-l un echipament crucial.
Invertorul este inima stocării energiei. Funcția principală a unui invertor de stocare a energiei este de a converti curentul continuu în curent alternativ necesar pentru viața de zi cu zi, iar componentele de bază care realizează această funcție sunt semiconductorii de putere (cum ar fi IGBT și MOSFET).
Acești semiconductori de putere pot comuta de mii sau chiar zeci de mii de ori pe secundă și apoi controlează schimbările circuitului prin semnale pentru a converti curentul continuu în curent alternativ sinusoidal.
Prin analiza statistică a unor companii cunoscute de invertoare, cum ar fi Sunac Power, Gudewei și Jinlang Technology, componentele structurale reprezintă 23% din cost, IGBT și MOS reprezintă 20% din cost, componentele magnetice reprezintă 17% din cost. , iar circuitele integrate cu cip reprezintă 10% din cost. Printre acestea, IGBT, circuite integrate cu cip, condensatoare, senzori, plăci PCB și alte produse din invertoare aparțin domeniului electronicii de putere.
Se poate observa că dispozitivele electronice de putere reprezintă 46% din costul invertoarelor și sunt componenta principală.
Prin urmare, este de remarcat faptul că dispozitivele semiconductoare utilizate în invertoarele de stocare a energiei includ IGBT, tranzistor MOS, MCU, cip de gestionare a puterii, condensator, placă PCB etc. Printre acestea, IGBT, tranzistor MOS și IC de gestionare a puterii au o proporție ridicată. și cantități mari în invertoarele de stocare a energiei și sunt dispozitive esențiale.
Se poate prezice că, odată cu îmbunătățirea prosperității stocării de energie, cererea de dispozitive semiconductoare în invertoare va fi condusă, ceea ce reprezintă o oportunitate excelentă pentru companiile de dispozitive semiconductoare de a configura piața de stocare a energiei în viitor.
1. IGBT
Principalele funcții ale IGBT în domeniul stocării energiei sunt transformarea tensiunii, conversia frecvenței, conversia curentului alternativ etc. Este un dispozitiv indispensabil în aplicațiile de stocare a energiei.
IGBT este un dispozitiv semiconductor de putere compozit complet controlat de tensiune, compus din BJT (tranzistor bipolar) și MOS (tranzistor cu efect de câmp de poartă izolată), care combină avantajele impedanței mari de intrare a MOSFET și căderea scăzută a tensiunii de conducere a GTR. IGBT este componenta de bază pentru conversia și transmisia energiei, cunoscută în mod obișnuit ca „CPU” a dispozitivelor electronice de putere.
Peisajul competitiv IGBT
Datorită cerințelor ridicate de proiectare și proces ale IGBT, precum și lipsei de talente tehnice legate de IGBT, fundamentul slab al procesului și începerea târzie a industrializării întreprinderii în China, piața IGBT a fost mult timp monopolizată de marile întreprinderi multinaționale străine.
Din 2015, rata de autosuficiență IGBT a Chinei a depășit 10% și crește treptat. Este de așteptat ca rata de autosuficiență IGBT a Chinei să ajungă la 40% până în 2024. Pe baza cerinței de domesticire a componentelor de bază propuse în politicile naționale relevante, înlocuirea internă a devenit tendința de dezvoltare a industriei interne IGBT.
În prezent, piața internă IGBT este dominată în principal de producători de peste mări precum Infineon, Mitsubishi Electric și Fuji Electric. Primele trei companii din cota de piață IGBT din China sunt Infineon, Mitsubishi Electric și Fuji Electric. Dintre acestea, Infineon are cea mai mare proporție de 15,9%.
2. tranzistor MOS
MOSFET este un tip de FET cu o poartă izolată, unde tensiunea determină conductivitatea dispozitivului. Invenția MOSFET-urilor a fost de a depăși dezavantajele FET-urilor, cum ar fi rezistența mare de scurgere, impedanța de intrare moderată și funcționarea lentă. Deci, MOSFET-urile pot fi numite forma avansată de FET.
MOSFET-urile sunt utilizate în mod obișnuit pentru comutarea sau amplificarea semnalelor. Capacitatea de a schimba conductibilitatea cu tensiunea aplicată poate fi utilizată pentru a amplifica sau comuta semnale electronice.
MOSFET-urile sunt cele mai comune tranzistoare din circuitele digitale până în prezent, deoarece cipurile de memorie sau microprocesoarele pot conține sute sau milioane de tranzistori.
Datorită capacității lor de a fi realizate din semiconductori de tip p sau de tip n, tranzistoarele MOS complementare pot fi utilizate pentru a fabrica circuite comutatoare cu un consum foarte scăzut de energie sub formă de logică CMOS.
În circuitele digitale și analogice, MOSFET-urile sunt acum chiar mai comune decât BJT-urile.
3. Cip de gestionare a energiei
Un cip de gestionare a energiei este un cip din sistemele de dispozitive electronice care este responsabil pentru conversia, distribuția, detectarea și alte tipuri de gestionare a energiei electrice. Responsabil în principal pentru identificarea amplitudinii sursei de alimentare a procesorului, generarea undelor de cuplu scurte corespunzătoare și conducerea puterii de ieșire a circuitului următor.
Unele dintre principalele cipuri de gestionare a energiei sunt cipuri duale în linie, în timp ce altele sunt pachete de montare la suprafață. Printre acestea, cipul din seria HIP630x este un cip clasic de gestionare a alimentării, proiectat de cunoscuta companie de design de cipuri Intersil.
Acceptă sursă de alimentare în două/trei/patru faze, acceptă specificația VRM9.0, intervalul de ieșire de tensiune este de 1,1 V-1,85 V, poate regla ieșirea pentru intervale de 0,025 V, comutator frecvență de până la 80KHz și are caracteristicile unei surse de alimentare mari, ondulații mici și rezistență internă scăzută. Poate regla cu precizie tensiunea de alimentare a procesorului.
Cipurile comune de gestionare a energiei includ HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494 etc.
Toate dispozitivele electronice au sursă de alimentare, dar sistemele diferite au cerințe diferite pentru alimentarea cu energie. Pentru a maximiza performanța sistemelor electronice, este necesar să alegeți cea mai potrivită metodă de gestionare a energiei.
Domeniul de aplicare al gestionării energiei este destul de larg, incluzând atât conversia individuală a energiei (în principal DC la DC, adică DC/DC), distribuția și detectarea energiei individuale, cât și sistemele care combină conversia energiei și managementul energiei.
În mod corespunzător, clasificarea cipurilor de gestionare a puterii include și aceste aspecte, cum ar fi cipuri de putere liniare, cipuri de referință de tensiune, cipuri de alimentare comutatoare, cipuri de driver LCD, cipuri de driver LED, cipuri de detectare a tensiunii, cipuri de gestionare a încărcării bateriei etc.
4. Placă PCB
Placă de circuit imprimat, abreviată ca PCB, cunoscută și sub denumirea de placă de circuit imprimat, placă de circuit imprimat, placă de circuit imprimat.
Modelul conductiv format din circuite de imprimare, componente imprimate sau o combinație a ambelor pe un substrat izolator conform unui design predeterminat este de obicei numit circuit imprimat, în timp ce modelul conductiv care asigură conexiuni electrice între componentele de pe un substrat izolator se numește tipărit. circuit.
Structura segmentată a produsului
În prezent, produsele de subdiviziune ale plăcilor de circuite imprimate din China includ în principal șase tipuri: plăci multistrat, plăci flexibile, HDI (plăci de interconectare de înaltă densitate), plăci cu două fețe, panouri simple și substraturi de ambalare.
Datele arată că plăcile multistrat reprezintă cea mai mare proporție de produse segmentate cu circuite imprimate din China, ajungând la 45,97%, depășind cu mult alte produse; Urmează placa moale, reprezentând 16,68%; Proporția IDU este de 16,59%. În plus, proporțiile de panouri cu două fețe, panouri simple și substraturi de ambalare sunt de 11,34%, 6,13% și, respectiv, 3,29%.
5. MCU
Cipul MCU se referă la o unitate de microcontroler (MCU), cunoscută și sub numele de microcomputer sau microcontroler cu un singur cip. Reduce frecvența și specificațiile unității centrale de procesare în mod corespunzător și integrează interfețe periferice precum memorie, contor, USB, conversie A/D, UART, PLC, DMA și chiar circuitul driver LCD pe un singur cip pentru a forma un nivel de cip. computer, care poate efectua diferite combinații de control pentru diferite scenarii de aplicație. Prin urmare, cip MCU este un cip de microcontroler.
În ceea ce privește furnizorii de MCU, mulți producători de invertoare vor folosi MCU-urile din seria C2000 de la TI. Acum, odată cu creșterea microinvertoarelor, unii producători încep, de asemenea, să folosească MCU-uri Arm core 32-bit pentru controlul principal.
Prin urmare, principalii furnizori de MCU includ producători străini precum TI, NXP, ST, Microchip, Infineon, Renesas, precum și producători autohtoni precum Zhaoyi Innovation.
6. Senzori
În invertoarele de stocare a energiei, este necesar să se detecteze curentul și să se selecteze senzorii de curent corespunzători. Putem împărți detectarea curentului în mai multe intervale.
1) Detectați curenți DC sau AC între 5A și 70A.
Senzorii de curent Hall bazați pe cip, cum ar fi senzorul de curent CH701 IC, sunt utilizați în general pentru a detecta curenți DC sau AC, de la 5A la 50A. Sunt o soluție economică și precisă pentru detectarea curentului AC sau DC în sistemele industriale, auto, comerciale și de comunicații. Ambalajul mic este o alegere ideală pentru aplicațiile cu spațiu limitat, economisind în același timp costuri prin reducerea suprafeței plăcii de circuit. Aplicațiile tipice includ controlul motorului, detectarea și gestionarea sarcinii, comutarea surselor de alimentare și protecția împotriva supracurentului.
2) Detectați curenți DC sau AC între 50A și 200A.
Pot fi selectați senzori de curent de tip inserție directă
CH704 este un cip integrat izolat de detectare a curentului, dezvoltat special pentru aplicațiile de detectare a curentului ridicat. CH704 are un rezistor conductor primar încorporat de 0,1 m Ω, reducând eficient încălzirea cipului și susținând detectarea curentului ridicat: ± 50A, ± 100A, ± 150A, ± 200A. Acesta integrează un circuit unic de compensare a temperaturii în interior pentru a obține o consistență bună a cipului în întregul interval de temperatură de la -40 la 150 de grade. Cipul a fost calibrat pentru sensibilitate și tensiune de ieșire statică (curent zero) înainte de a părăsi fabrica, oferind o precizie tipică de ± 2% pe întregul interval de temperatură.
3) Detectați curenți DC sau AC peste 200A până la 1000A.
Pot fi utilizate Hall liniar și inel magnetic, iar senzorii Hall programabili pot fi utilizați pentru a realiza detectarea curentului de până la 1500A.
De exemplu, cipul Hall liniar programabil CHI612 acceptă o singură sursă de alimentare de 5V. lățime de bandă 120 kHz,<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.