【資料下載】“碳”尋能源未來，風光儲充一體化的綠色能源革命

在風光儲一體化的建設中，安富利聯合其重要合作伙伴安森美積極響應市場需求，并著手布局碳化硅技術，致力于通過先進的EliteSiC碳化硅系列產品和解決方案為風光儲充一體化的發展提供有力支持。

組串式逆變器是太陽能系統最常見的逆變器類型之一，其由太陽能電池板陣列、直流鏈路電容和DC/AC轉換器組成，通常，PV組串和直流鏈路之間使用DC-DC升壓級。這些系統實現兩個主要功能一是將PV組串的輸出電壓提升至直流鏈路的工作電平，二是運用MPPT（最大功率點跟蹤）技術，最大化在不同環境和太陽輻射條件下PV組串產生的電力。在功率和電壓等級方面，逆變器級有單相和三相配置。單相額定功率在低于1kW到10kW之間（取決于地區），而三相系統的功率范圍很廣泛，涵蓋從適用輕型商業類型的15kW到公用事業應用的300kW以上。

對于廣泛的功率電平和電壓范圍，可以采用不同的功率半導體解決方案。對于較高功率的應用，通常選擇采用IGBT、碳化硅MOSFET和碳化硅/混合技術的功率集成模塊（PIM）。而為了支持高母線電壓系統，則必須考慮多電平拓撲。在此方面，安森美不僅可以提供全方位的產品模塊，還支持不同的逆變器結構，以滿足多種場景應用并最大限度地提升電力轉換效率。

電池儲能系統(BESS)是太陽能系統中另一個重要的組成部分。其通常由四個部分組成：電池組、電池管理系統（BMS）、功率轉換系統（PCS）和能源管理系統（EMS）。目前，BESS分為AC耦合和DC耦合兩種類型，前者是一個獨立的系統易于升級但能量損耗較高。后者適用于家用混合型太陽能逆變器，通過連接到DC母線來提供額外的儲能容量，設計時需要考慮高DC母線電壓帶來的挑戰。BESS的功率轉換級設計，需要雙向操作。三相逆變器支持雙向操作，但多數電力轉換器針對特定場景和方向優化，因此根據常見場景選擇合適的拓撲結構至關重要。此外，在PCS中，SiC器件憑借在高壓和大電流應用中的優勢而越來越受到青睞。雖IGBT仍為BESS首選，但部分采用碳化硅器件可提升性能。例如，在A-NPC雙向逆變器中，內側支路用碳化硅器件減開關損耗，其余部分采用IGBT來控制成本。這種混合策略能夠在提高性能的同時保持成本效益。

安森美提供交流耦合和直流耦合BESS功率轉換級設計所需的多種產品，包括支持雙向AC/DC和雙向DC/DC轉換的高效轉換器，以及功率管理、隔離柵極驅動器、信號控制和邏輯儲存等，這些產品正引領BESS系統向著更高效、更可靠的方向邁進。

作為一種可根據終端負載將電網電源轉換為直流電源的經典產品，離線開關電源(SMPS)在風光儲充中也扮演著重要角色。其通常包含兩個轉換級，在設計時需要采用性能更好的電源開關或實施不同的控制策略，并根據實際場景選擇合適的拓撲來實現更高的效率。SMPS系統實現包括功率因數校正（PFC）和DC-DC級轉換，其中PFC負責整形輸入電流和降低諧波電流，而DC-DC級則負責將輸入電壓轉換為所需的直流輸出。

SMPS的工作模式也對其性能產生重要影響。連續導通模式（CCM）、臨界導通模式（CrM）以及斷續導通模式（DCM）等不同的工作模式，適用于不同的功率水平和負載條件。而安森美提出的頻率箝位臨界導通模式（FCCrM）方法，可進一步提高SMPS的性能和穩定性。此外，隨著寬禁帶半導體技術的發展，SMPS得以采用新的拓撲結構（如圖騰柱PFC+LLC）來優化效率、尺寸和集成水平。在此方面，安森美旗下豐富的產品可滿足不同的SMPS解決方案設計。

除了提供多樣化的產品陣容，安森美提供廣泛的參考設計和軟件工具，這些資源極大地促進了太陽能系統組件選擇的便捷性，簡化了開發流程。例如，Elite Power仿真工具和PLECS模型自助生成工具，可使工程師在開發的早期階段，通過對復雜電力電子應用進行系統級仿真，獲得有價值的參考信息，進一步縮短設計周期。

功率器件是決定光伏和儲能系統能效的核心半導體部件。安森美研發并生產適用于光伏及儲能全線三十多種IGBT/IGBT+SiC Hybrid/全SiC模塊EliteSiC碳化硅系列產品，覆蓋功率5kW～360kW的光伏逆變器和儲能變流器等產品，充分滿足風光儲一體化需求。

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