诸如风能和太阳能之类的基本可再生能源解决方案通常与储能结合使用，并且是该行业中发展最快的行业之一。宽带隙碳化硅（SiC）技术是这些解决方案的核心。终端系统设计人员已经确定，SiC功率半导体可以实现比硅（Si）更高效，更小且更具成本效益的解决方案。 SiC组件在处理电网级电压时具有更高的可靠性，并且具有出色的性能。可再生能源系统中的SiC和Si器件Wolfspeed致力于SiC领域。经过30多年的广泛研究，它拥有适用于所有电源应用的宽带隙SiC器件产品组合。这些设备专注于效率，功率密度和整体系统成本。结果，可再生能源（例如太阳能或储能）领域的硬件设计人员已经使用了碳化硅。 SiC可以执行高频开关而不会降低效率；简单来说，这意味着在整个温度范围内电路磁通量较小，导通电阻（RDS（on））较平坦，从而降低了实际工作条件下的传导损耗。 SiC不仅增加了来自光伏面板的功率，而且还将功率转换回了电网。这是一个明确的选择，因为SiC可以通过提高功率密度，减小系统的尺寸和重量以及平衡系统的成本来实现设计。 WolfspeedSiC的实际设计影响目前，事实证明，SiC比传统使用的硅更有效。该太阳能串系统在一系列面板和并网逆变器之间实现了最大功率点跟踪（MPPT）。 MPPT本质上是一个升压转换器，其中效率和功率密度对于系统设计的性能至关重要。在过去的设计中，升压器将基于IGBT，器件的开关频率为15-30kHz，效率在〜97％的范围内。通过实现与Wolfspeed C3MMOSFET和C4D二极管相同的升压电路，系统级效率现已达到99.5％的峰值，并且总体MPPT尺寸和成本得到了显着改善（图2）。图2：与Wolfspeed的SiC60kWMPPT增压器（右）相比，IGBT50kWMPPT增压器的物理尺寸（左）WolfspeedSiC的设计和实现非常简单：提高SiCMOSFET的开关频率并使用接近零的反向功率SiC升压二极管的恢复特性。这有助于实现最低的电路损耗，同时最大程度地减小升压电感器，电容器和冷却系统的尺寸，从而降低成本。性能比较为什么增加开关频率如此有影响？由于使用了Wolfspeed SiC器件，该系统可以以IGBT的3-4倍的开关频率工作，同时提高了整体效率。图3并排比较了硅IGBT和WolfspeedSiCMOSFET之间的器件开关频率，以及对无源元件和升压器的冷却设计的相关系统级影响。可以清楚地看到，随着SiCMOSFET开关频率增加到60kHz或更高，可以使体积庞大且价格昂贵的升压电感器，电容器和散热器最小化。图3：SiC开关频率效应从图4可以看出，增加开关频率对升压电感的值和尺寸的实际影响。升压扼流圈的尺寸可以减小到16kHz IGBT解决方案的一半，成本可以降低约40％。图4：使用IGBT和SiCMOSFET（SiCMOSFET = 47kHz，140µH）选择升压电感器结论WolfspeedSiC当前正在广泛的应用中实现，因为事实证明基于SiC的解决方案比传统的基于Si的解决方案具有更高的性能。功率密度和系统成本效益。设计人员可以使用SiCMOSFET的更高开关速度和更低的传导损耗来减小电路磁性元件和其他无源元件的尺寸和成本，从而在不牺牲效率和成本的情况下实现功率密度的显着提高。注意：以上列出的所有数字均为近似值，可能会因应用程序而异。编辑：hfy