全球正掀起太陽(yáng)能發(fā)電的新浪潮，而逆變器在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中具有舉足輕重的作用，其性能的改進(jìn)對(duì)于提高系統(tǒng)的效率、可靠性，降低成本至關(guān)重要。業(yè)內(nèi)預(yù)測(cè)，傳統(tǒng)太陽(yáng)能逆變器市場(chǎng)將在未來(lái)獲得長(zhǎng)足的發(fā)展，而新興的微逆變器和轉(zhuǎn)換器市場(chǎng)也將迎來(lái)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)。半導(dǎo)體廠商在此尋求到了另一片“成長(zhǎng)的天空”。 “隨著光伏系統(tǒng)中所使用的光伏電池板及其他組件的成本持續(xù)下降，太陽(yáng)能光伏在成本方面的競(jìng)爭(zhēng)力將越來(lái)越強(qiáng)，因此對(duì)逆變器等半導(dǎo)體器件的需求將大幅增加。”德州儀器半導(dǎo)體事業(yè)部C2000業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理陳思儒描述了逆變器半導(dǎo)體市場(chǎng)的水漲船高。

逆變器市場(chǎng)走高

由于功率的要求不一，大型光伏發(fā)電的發(fā)電功率較大，從幾百千瓦到幾個(gè)兆瓦，逆變器主要是三相逆變橋。而家用型太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng)的功率為幾百瓦到幾千瓦功率級(jí)別，一般則需要單相逆變器。此外，為了太陽(yáng)能發(fā)電站的光伏陣列能夠持續(xù)輸出電力，并提供最優(yōu)化的轉(zhuǎn)換效率，每一塊光伏電池板配備獨(dú)立的逆變器系統(tǒng)即微逆變器的需求近年也在走高。

據(jù)IMSResearch公布的報(bào)告顯示，2010年逆變器的出貨量超過(guò)20GW，這是一個(gè)驚人的數(shù)字。而逆變器的后勁也在強(qiáng)力“釋放”。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)最新報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)到2014年，全球太陽(yáng)能逆變器的出貨量可望超過(guò)2330萬(wàn)臺(tái)，與2010年的260萬(wàn)臺(tái)出貨規(guī)模相較，可望擴(kuò)大至9倍之多。此外，太陽(yáng)能逆變器的銷(xiāo)售額到2014年將沖至近90億美元。不過(guò)，需要注意的是盡管太陽(yáng)能應(yīng)用需求不斷上升，但全球太陽(yáng)能逆變器每瓦的平均價(jià)格已經(jīng)下降了13.5%，逆變器供應(yīng)商在持續(xù)不斷地提高產(chǎn)能的同時(shí)，要著重考慮逆變器的成本以及整體效率的問(wèn)題。

而微逆變器市場(chǎng)形勢(shì)也十分樂(lè)觀。據(jù)IMS Research最新公布的一項(xiàng)報(bào)告顯示，該市場(chǎng)將在未來(lái)5年內(nèi)贏利15億美元，同時(shí)，設(shè)備出貨量將以每年100%的速度增長(zhǎng)，累計(jì)總量將達(dá)1600逾萬(wàn)套。據(jù)該公司預(yù)測(cè)，民用市場(chǎng)將成為主力市場(chǎng)，民用及小型商業(yè)安裝設(shè)備將占到總出貨量的80%。

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功率器件至關(guān)重要

除了質(zhì)量和穩(wěn)定性在逆變器產(chǎn)業(yè)扮演著非常重要的角色之外，實(shí)現(xiàn)最小損耗和最高效率是逆變器供應(yīng)商孜孜以求的終極目標(biāo)，智能控制芯片和功率器件“擔(dān)當(dāng)重任”。目前，逆變器智能控制芯片供應(yīng)商包括TI、飛思卡爾、NSC、Microchip和英飛凌等，功率器件供應(yīng)商包括英飛凌、ST、飛兆、IR、NS、東芝、Vishay和Mitsubishi等。

“IC廠商提供的解決方案對(duì)于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的效率有著很大影響。比如，集成有高精度脈寬調(diào)制(PWM)和高速、高精度片上ADC的32位微處理器可支持高脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)換頻率，快速而準(zhǔn)確地關(guān)合電壓與電流環(huán)，執(zhí)行高級(jí)控制算法,例如非線性控制和更為復(fù)雜的最大功率追蹤器(MPPT)算法，上述算法對(duì)太陽(yáng)能逆變器的轉(zhuǎn)換效率十分重要。”陳思儒指出。

目前逆變器會(huì)根據(jù)不同功率采用IGBT、MOSFET和高速二極管作為功率變換的主要器件，市場(chǎng)要求這些器件具有更低的傳導(dǎo)損耗與開(kāi)關(guān)損耗及高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。隨著高能效的功率變換技術(shù)不斷引入，新一代的IGBT、超級(jí)結(jié)MOSFET和碳化硅二極管的使用，使得效率的標(biāo)桿不斷被刷新。一般來(lái)說(shuō)，在逆變器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇IGBT器件的基本準(zhǔn)則是提高轉(zhuǎn)換效率、降低系統(tǒng)散熱片的尺寸、提高相同電路板上的電流密度。從功率分立器件來(lái)看，隨著太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電站規(guī)模的增大，采用1200V IGBT將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)各種不同規(guī)格的逆變器的需求，IGBT模塊呈現(xiàn)集成度越來(lái)越高的發(fā)展趨勢(shì)。而微逆變器需要監(jiān)測(cè)電流、電壓、溫度等模擬參數(shù)，具有模擬和數(shù)字混合信號(hào)處理能力的MCU有望找到用武之地。

為實(shí)現(xiàn)更高效率這一目標(biāo)，不僅要對(duì)單個(gè)器件進(jìn)行優(yōu)化，而且還要對(duì)這些器件組合在一起發(fā)生作用的方式進(jìn)行優(yōu)化，比如在設(shè)計(jì)中應(yīng)努力減小功率電路的寄生電感，把IGBT驅(qū)動(dòng)得穩(wěn)定一些、更快一些，這都直接影響著系統(tǒng)效率。