芯能固态变压器(SST)产品组合应用方案
1700V/600A IGBT+1200V/300A SIC MOS模块
固态变压器(Solid-State Transformer, SST),又称电力电子变压器(Power Electronic Transformer, PET),是一种基于功率半导体器件和高频磁耦合技术的新型电能变换设备,是构建新型电力系统与能源互联网的核心节点,可广泛应用于数据中心、大功率直流充电站、新能源微网等场景。目前,在AI算力爆发与新型电力系统建设的双重驱动下,固态变压器(SST)正从“前沿概念” 加速走向商业化落地,已有众多国内外企业纷纷推出SST产品和示范项目。
与传统工频变压器相比,SST在体积、转换效率、核心功能、架构优化等方面具有核心优势,高压功率器件的发展,特别是高压SiC MOSFET模块的商业化,为中压配电网SST的应用提供了关键器件支撑。SiC器件的高击穿电压、低导通电阻、高频快速开关特性使得SST的效率、功率密度得到显著提升,系统架构更简化。
01
两级式SST拓扑
两级式SST是目前研究和应用最广泛的拓扑结构,主要包括AC-DC + DC-DC+DC-AC:
第一级为PFC整流级,实现功率因数校正和直流电压调节;第二级为隔离型DC/DC变换级,实现高频电气隔离和电压变换;这是目前最成熟的SST方案。
(1)AC-DC侧:CHB(级联H桥)型SST
无需笨重的工频降压变压器,采用多个H桥单元级联实现中压10KV直接输入,不仅实现整流,还具有输出谐波小、模块化程度高、方案成熟等优点。
(2)DC-DC侧:DAB/LLC型
这是SST的“心脏”。利用双有源桥(DAB, Dual Active Bridge)或谐振(LLC)拓扑,将直流电逆变为1kHz-20kHz的高频交流电,实现电能的隔离传输,直接输出后级需要的800VDC。
02
芯能SST应用产品组合方案推荐
高压AC-DC整流侧:1700V/300A-900A系列半桥封装IGBT模块;
低压DC-DC侧:1200V/300-600A半桥封装SIC模块
03
芯能模块特点
超低的杂感设计:优化的模块内部走线设计,显著降低开关过程中的损耗和电压尖峰;
良好的动态均流技术:模块内部芯片并联实现良好的电流分布;
极高的可靠性:采用AMB基板、满足车规级可靠性要求;
高工作结温:Tvj op = 175°C;
低寄生参数:Low Qg 和Cress /低Qg 和Cress;
芯能产品静态数据对比(部分)
芯能产品静态数据对比(部分)
芯能产品动态数据对比(部分)
测试条件:VCC=1200V,Rgon=1Ω,Rgoff=1Ω、Cge=0nF、Tc=150℃
测试条件:VCC=1200V,Rgon=3.3Ω,Rgoff=3.3Ω、Cge=0nF、Tc=25℃
随着功率器件技术的持续进步和成本的进一步降低,SST在智能电网、轨道交通、数据中心等领域具有广阔的应用前景。芯能半导体作为国内知名的功率模块制造商,将持续为SST应用提供优质的器件和解决方案。