Funkce střídačů pro akumulaci energie je nejen přínosná pro zlepšení účinnosti a provozní stability systémů akumulace energie, ale slouží také jako informační platforma pro různé přenosy informací, jejich zpracování a interakci člověk-stroj v reálném čase v celém systému skladování energie. , což z něj dělá zásadní vybavení.
Invertor je srdcem ukládání energie. Primární funkcí střídače pro ukládání energie je převádět stejnosměrný proud na střídavý proud potřebný pro každodenní život a hlavní komponenty, které dosahují této funkce, jsou výkonové polovodiče (jako IGBT a MOSFET).
Tyto výkonové polovodiče mohou přepínat tisíce nebo dokonce desetitisícekrát za sekundu a poté řídit změny obvodu pomocí signálů, aby přeměnily stejnosměrný proud na sinusový střídavý proud.
Prostřednictvím statistické analýzy známých invertorových společností, jako jsou Sunac Power, Gudewei a Jinlang Technology, strukturální komponenty představují 23 % nákladů, IGBT a MOS tvoří 20 % nákladů, magnetické komponenty tvoří 17 % nákladů. a čipové integrované obvody tvoří 10 % nákladů. Mezi ně patří do oblasti výkonové elektroniky IGBT, čipové integrované obvody, kondenzátory, snímače, desky plošných spojů a další produkty v měničích.
Je vidět, že výkonová elektronická zařízení tvoří 46 % nákladů na měniče a jsou hlavní součástí.
Proto stojí za zmínku, že polovodičová zařízení používaná v invertorech pro ukládání energie zahrnují IGBT, MOS tranzistor, MCU, čip pro správu napájení, kondenzátor, desku plošných spojů atd. Mezi nimi mají vysoký podíl IGBT, tranzistor MOS a IC pro správu napájení. a velké množství ve střídačích pro ukládání energie a jsou nezbytnými zařízeními.
Lze předvídat, že se zlepšením prosperity skladování energie poroste poptávka po polovodičových zařízeních v invertorech, což je skvělá příležitost pro společnosti vyrábějící polovodičové zařízení, jak v budoucnu uspořádat trh skladování energie.
1. IGBT
Hlavní funkce IGBT v oblasti akumulace energie jsou transformace napětí, konverze frekvence, konverze střídavého proudu atd. Je to nepostradatelné zařízení v aplikacích pro ukládání energie.
IGBT je kompozitní plně řízené napětím řízené výkonové polovodičové zařízení složené z BJT (bipolární tranzistor) a MOS (tranzistor s izolovaným hradlovým polem), které kombinuje výhody vysoké vstupní impedance MOSFET a nízkého úbytku napětí ve vedení GTR. IGBT je základní komponenta pro přeměnu a přenos energie, běžně známá jako „CPU“ výkonových elektronických zařízení.
Konkurenční prostředí IGBT
Vzhledem k vysokým požadavkům na design a proces IGBT, stejně jako nedostatku technických talentů souvisejících s IGBT, slabému procesnímu základu a pozdnímu začátku industrializace podniků v Číně je trh IGBT dlouho monopolizován velkými zahraničními nadnárodními podniky.
Od roku 2015 přesáhla čínská míra soběstačnosti IGBT 10 % a postupně se zvyšuje. Očekává se, že čínská míra soběstačnosti IGBT dosáhne 40 % do roku 2024. Na základě požadavku na domestikaci základních komponent navrhovaného v příslušných národních politikách se domácí substituce stala trendem rozvoje domácího IGBT průmyslu.
V současnosti na domácím trhu IGBT dominují především zámořští výrobci jako Infineon, Mitsubishi Electric, Fuji Electric. Tři největší společnosti na čínském trhu IGBT jsou Infineon, Mitsubishi Electric a Fuji Electric. Mezi nimi má nejvyšší podíl Infineon s 15,9 %.
2. MOS tranzistor
MOSFET je typ FET s izolovaným hradlem, kde napětí určuje vodivost zařízení. Vynález MOSFETů měl překonat nevýhody FETů, jako je vysoký odvodňovací odpor, střední vstupní impedance a pomalý provoz. MOSFETy lze tedy nazvat pokročilou formou FET.
MOSFETy se běžně používají pro přepínání nebo zesilování signálů. Schopnost měnit vodivost přiloženým napětím lze využít k zesílení nebo přepínání elektronických signálů.
MOSFETy jsou dosud nejběžnější tranzistory v digitálních obvodech, protože paměťové čipy nebo mikroprocesory mohou obsahovat stovky nebo miliony tranzistorů.
Vzhledem k jejich schopnosti být vyrobeny z polovodičů typu p nebo n lze komplementární tranzistory MOS použít k výrobě spínacích obvodů s velmi nízkou spotřebou energie ve formě logiky CMOS.
V digitálních a analogových obvodech jsou MOSFETy nyní ještě běžnější než BJT.
3. Čip pro správu napájení
Čip pro řízení spotřeby je čip v systémech elektronických zařízení, který je zodpovědný za přeměnu, distribuci, detekci a další řízení elektrické energie. Zodpovídá především za identifikaci amplitudy napájení CPU, generování odpovídajících krátkých vln točivého momentu a řízení výstupního výkonu následujícího obvodu.
Některé z hlavních čipů pro správu napájení jsou duální in-line čipy, zatímco jiné jsou balíčky pro povrchovou montáž. Mezi nimi je čip řady HIP630x klasický čip pro správu napájení navržený známou společností Intersil zabývající se návrhem čipů.
Podporuje dvou/tří/čtyřfázové napájení, podporuje VRM9.0 specifikace, rozsah výstupního napětí je 1,1V-1,85V, lze nastavit výstup pro intervaly 0,025V, přepínač frekvence až 80 kHz a má vlastnosti velkého napájení, malého zvlnění a nízkého vnitřního odporu. Dokáže přesně upravit napájecí napětí CPU.
Mezi běžné čipy pro správu napájení patří HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494 atd.
Všechna elektronická zařízení mají napájení, ale různé systémy mají různé požadavky na napájení. Pro maximalizaci výkonu elektronických systémů je nutné zvolit nejvhodnější způsob řízení spotřeby.
Rozsah správy napájení je poměrně široký, zahrnuje jak individuální přeměnu energie (hlavně DC na DC, tedy DC/DC), individuální distribuci a detekci energie, tak i systémy, které kombinují přeměnu energie a energetický management.
V souladu s tím klasifikace čipů pro správu napájení také zahrnuje tyto aspekty, jako jsou lineární napájecí čipy, napěťové referenční čipy, spínací napájecí čipy, čipy ovladače LCD, čipy ovladače LED, čipy pro detekci napětí, čipy pro řízení nabíjení baterie atd.
4. Deska PCB
Deska s plošnými spoji, zkráceně PCB, známá také jako deska s plošnými spoji, deska s plošnými spoji, deska s plošnými spoji.
Vodivý vzor vytvořený tiskovými obvody, tištěnými součástmi nebo kombinací obou na izolačním substrátu podle předem určeného návrhu se obvykle nazývá tištěný obvod, zatímco vodivý vzor, který zajišťuje elektrické spojení mezi součástmi na izolačním substrátu, se nazývá tištěný obvod.
Segmentovaná struktura produktu
V současné době mezi produkty dělení desek plošných spojů v Číně patří především šest typů: vícevrstvé desky, flexibilní desky, HDI (high-density interconnect boards), oboustranné desky, jednoduché panely a obalové substráty.
Data ukazují, že vícevrstvé desky tvoří největší podíl segmentovaných výrobků s plošnými spoji v Číně, dosahují 45,97 %, což daleko převyšuje ostatní výrobky; Další je měkká deska, která představuje 16,68 %; Podíl HDI je 16,59 %. Kromě toho podíly oboustranných panelů, jednotlivých panelů a obalových substrátů jsou 11,34 %, 6,13 % a 3,29 %.
5. MCU
Čip MCU označuje jednotku mikrokontroléru (MCU), také známou jako jednočipový mikropočítač nebo mikrokontrolér. Přiměřeně snižuje frekvenci a specifikace centrální procesorové jednotky a integruje periferní rozhraní, jako je paměť, čítač, USB, A/D konverze, UART, PLC, DMA a dokonce obvod ovladače LCD na jediném čipu, aby vytvořil úroveň čipu. počítač, který může provádět různé kombinace řízení pro různé aplikační scénáře. Čip MCU je tedy čip mikrokontroléru.
Pokud jde o dodavatele MCU, mnoho výrobců měničů bude používat MCU řady C2000 společnosti TI. Nyní, s rozmachem mikro invertorů, někteří výrobci také začínají používat 32-bitové MCU s jádrem Arm pro hlavní ovládání.
Mezi hlavní dodavatele MCU proto patří zahraniční výrobci jako TI, NXP, ST, Microchip, Infineon, Renesas, ale i domácí výrobci jako Zhaoyi Innovation.
6. Senzory
U střídačů pro akumulaci energie je nutné detekovat proud a vybrat vhodná proudová čidla. Detekci proudu můžeme rozdělit do několika rozsahů.
1) Detekce stejnosměrného nebo střídavého proudu v rozsahu od 5A do 70A.
Hallovy proudové senzory založené na čipu, jako je proudový senzor IC CH701, se obecně používají k detekci stejnosměrných nebo střídavých proudů v rozsahu od 5A do 50A. Jsou ekonomickým a přesným řešením pro snímání střídavého nebo stejnosměrného proudu v průmyslových, automobilových, komerčních a komunikačních systémech. Malé balení je ideální volbou pro aplikace s omezeným prostorem a zároveň šetří náklady snížením plochy desky plošných spojů. Typické aplikace zahrnují řízení motoru, detekci a řízení zátěže, spínané zdroje napájení a nadproudovou ochranu proti poruchám.
2) Detekce stejnosměrného nebo střídavého proudu v rozsahu od 50A do 200A.
Lze vybrat proudové senzory s přímým zasunutím
CH704 je izolovaný integrovaný čip pro snímání proudu vyvinutý speciálně pro aplikace detekce vysokého proudu. CH704 má vestavěný odpor primárního vodiče 0,1 m Ω, který účinně snižuje zahřívání čipu a podporuje detekci vysokého proudu: ± 50A, ± 100A, ± 150A, ± 200A. Interně integruje jedinečný obvod teplotní kompenzace pro dosažení dobré konzistence čipu v celém teplotním rozsahu -40 až 150 stupňů. Čip byl před expedicí z továrny zkalibrován na citlivost a statické výstupní napětí (nulový proud), což poskytuje typickou přesnost ± 2 % v celém rozsahu teplot.
3) Detekujte stejnosměrné nebo střídavé proudy nad 200A až 1000A.
Lze použít lineární Hallův a magnetický prstenec a lze použít programovatelné Hallovy senzory k dosažení detekce proudu až do 1500A.
Například programovatelný lineární Hallův čip CHI612 podporuje 5V jednoduché napájení. šířka pásma 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.