500KW光伏逆變器IGBT模塊方案對比及關(guān)鍵技術(shù)

500KW光伏逆變器，就IGBT模塊而言，根據(jù)逆變器的拓撲有多種選擇，每一種方案都有優(yōu)缺點，總結(jié)起來分為四種，單個IGBT模塊，IGBT模塊并聯(lián)，多個逆變橋并聯(lián)，IPM模塊(Semikron Skiip系列)。

• 單個模塊方案主要有單管FZ2400R12HP4*6及半橋模塊CM2500DY-24S*3 ，優(yōu)點是電路簡單，結(jié)構(gòu)設(shè)計方便，體積較少，功率密度大，電氣上不存在IGBT均流和逆變橋均流等問題，驅(qū)動芯片只有3組；缺點是IGBT價格比較貴，熱源比較集中，如果對散熱溫度要求較高，要采用水冷散熱器或者加熱管的散熱器才能達到要求，成本比較高，只有一個電感和濾波電容，在低功率時，THD比較大，總體發(fā)電量比較低。
• 分為兩個250KW的逆變橋并聯(lián)，每一相只有一個功率器件，500K逆變器選用FF1400R12IP4，直流電經(jīng)過逆變，各自接一個LC濾波，交流接觸器，再匯流進電網(wǎng)，每一個逆變橋可以單獨控制，當(dāng)輸入功率不足45%時，可以關(guān)閉其中一個，歐洲效率比較高，低載時THD比較小，整體發(fā)電量提高，在陰雨天太陽輻照度低時也能發(fā)電，逆變橋并聯(lián)需要考慮逆變橋之間均流，主要靠軟件實現(xiàn)。
• 是IGBT并聯(lián)方案，每一個橋臂用兩個IGBT并聯(lián)，逆變器只用一組LC濾波器，這種方式總成本稍低，功率密度大，缺點是存在IGBT均流，在多個IGBT并聯(lián)使用時，由于功率器件不一致，IGBT驅(qū)動電路也不一定特性能保持一致，加上電路布局等的影響，會引起流過各并聯(lián)IGBT的電流不均衡，電流大的器件有可能由于過熱而損壞。在實際應(yīng)用中，要采取以下措施：要使用同一批次的器件，減少器件參數(shù)的不一致性，改善靜態(tài)均流的效果；共用一路驅(qū)動電路，提高器件參數(shù)的一致性，改善動態(tài)均流。Semikron Skiip系列內(nèi)部也是IGBT模塊并聯(lián)，集成度高，但不利于維護。  

IGBT并聯(lián)和逆變橋并聯(lián)比較
(1)      效率比較：最大效率IGBT并聯(lián)方案高，歐洲效率逆變橋并聯(lián)方案高�？偘l(fā)電量逆變橋并聯(lián)高。
(2)     控制方法：IGBT并聯(lián)需要6組PWM，逆變橋并聯(lián)需要12組PWM。
(3)     均流：IGBT并聯(lián)要考慮器件之間均流，主要靠硬件實現(xiàn)，成本較高，逆變橋并聯(lián)需要考慮逆變橋之間均流，主要靠軟件實現(xiàn)。
(4)     可移植性：IGBT并聯(lián)250K，500K，750K不能移植，需要重新開發(fā)，逆變橋并聯(lián)可以植移，逆變橋可以共用。
(5)     結(jié)構(gòu) ：IGBT并聯(lián)需要3個散熱器，三相之間距離較長不對稱，成本稍低；模組并聯(lián)需要6個散熱器，三相之間距離較短對稱性好，成本稍高。降額設(shè)計的依據(jù)

500KW系統(tǒng)方	IGBT模塊	價格	散熱	均流	發(fā)電量	效率	體積	可靠性	壽命
無并聯(lián)	FZ2400R12HP4*6	高	風(fēng)冷/水冷	無	中	中	小	高	中
無并聯(lián)	CM2500DY-24S*3	中	風(fēng)冷	無	中	中	小	高	中
IGBT并聯(lián)	FF1400R12IP4*6	中	風(fēng)冷	無/有	中	中	中	中	中
IGBT并聯(lián)	FF600R12ME4*12	低	風(fēng)冷	無/有	中	中	中	中	中
IGBT并聯(lián)	FF450R12ME4*18	低	風(fēng)冷	無/有	中	中	中	中	中
逆變橋并聯(lián)	FF1400R12IP4*6	高	風(fēng)冷	無	高	高	大	高	高
IPM模塊	SKiiP2403GB122-4DW	高	風(fēng)冷	無	高	高	中	中	高