芯耀
1084
碳中和背景下，綠色能源市場迎來了諸多機(jī)遇。新能源發(fā)展已進(jìn)入全新的階段，風(fēng)能、光能作為新能源領(lǐng)域的先鋒力量，正在以快速的增長態(tài)勢推動這場綠色能源革命。安富利攜手安森美，精心策劃“碳”索能源未來專題活動，分享碳化硅儲能技術(shù)的最新趨勢與解決方案，本期帶大家回顧活動中的精彩瞬間~
▌問答集錦
在研討會過程中大家踴躍發(fā)言提問，技術(shù)工程師為大家解答疑惑，精彩問答集錦為您一一呈現(xiàn)！
Q1、1100Vdc/480Vac儲能系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性如何?有哪些優(yōu)化措施可以進(jìn)一步提升性能?
A：能量轉(zhuǎn)換效率：當(dāng)前系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率一般在94%-97%，高效方案可達(dá)98%（依賴于功率器件和拓?fù)洌?/p>
系統(tǒng)穩(wěn)定性：穩(wěn)定性與控制策略、元件質(zhì)量和熱管理密切相關(guān)。
優(yōu)化措施：
1.使用SiC器件：降低開關(guān)損耗，提高效率。
2.控制算法優(yōu)化：改進(jìn)功率因數(shù)校正（PFC）和電流控制策略。
3.拓?fù)涓倪M(jìn)：使用全橋或多電平拓?fù)湟越档蛻?yīng)力。
4.熱管理優(yōu)化：液冷或高效散熱設(shè)計提升穩(wěn)定性。
Q2、IGBT和SiC在短路時有什么不同的地方，短路保護(hù)上怎么設(shè)計？
A：短路表現(xiàn)的不同：
IGBT：短路耐受時間較長（一般為5-10μs），允許一定時間檢測并關(guān)斷。
SiC：因材料特性短路耐受時間更短（通常<2μs），需更快速的保護(hù)機(jī)制。
保護(hù)設(shè)計：
1.配置門極驅(qū)動電路的短路監(jiān)測功能（如desaturation檢測）。
3.設(shè)計硬件保護(hù)邏輯，在μs級實現(xiàn)故障關(guān)斷。
Q3、IGBT在儲能系統(tǒng)的應(yīng)用一般規(guī)格有哪些？
A：典型規(guī)格：
電壓等級：600V、1200V、1700V。
電流等級：50A-300A，模塊化設(shè)計支持更大功率需求。
封裝形式：常見TO-247、模塊封裝。
Q4、安森美是否能提供仿真模型，或者仿真渠道？
A：安森美器件仿真渠道：https://www.onsemi.com/design/elite-power-simulator
Q5、SiC在高壓大電流方面比si器件有哪些優(yōu)勢？
A：高擊穿電場強(qiáng)度：SiC的擊穿電場強(qiáng)度約為Si的10倍，支持更高電壓。
低導(dǎo)通損耗：SiC MOSFET的導(dǎo)通阻抗遠(yuǎn)小于IGBT。
更高的熱導(dǎo)率：散熱效率顯著提高。
高頻性能：支持高達(dá)MHz級頻率。
Q6、SiC功率器件在雙向DC轉(zhuǎn)換電路中如何應(yīng)用？
A：雙向DC轉(zhuǎn)換器采用SiC MOSFET，顯著降低反向恢復(fù)損耗，提高雙向能量流動效率。
在電動車輛和儲能系統(tǒng)中，SiC可優(yōu)化充放電效率，同時降低系統(tǒng)重量與體積。
Q7、SiC模塊可以支持多高的開關(guān)頻率？
A：SiC模塊的開關(guān)頻率通常在50kHz至1MHz，視系統(tǒng)需求而定。
在>100kHz頻率下仍可保持較低開關(guān)損耗，適合高頻應(yīng)用（如光伏逆變器、DC-DC轉(zhuǎn)換器）。
Q8、V2G是分布式儲能的一個很好的方向，它的大規(guī)模商業(yè)實現(xiàn)還缺乏哪些條件？
A：標(biāo)準(zhǔn)化不足：各國的通信協(xié)議、硬件接口尚未統(tǒng)一（如OCPP協(xié)議）。
電網(wǎng)適應(yīng)性：現(xiàn)有電網(wǎng)的雙向能量流動能力有限。
經(jīng)濟(jì)模型：需建立合理的商業(yè)回報機(jī)制激勵用戶參與。
硬件可靠性：充放電頻繁對電池壽命提出更高要求，需優(yōu)化電池技術(shù)。
Q9、安森美EliteSiC碳化硅系列產(chǎn)品大功率器件和大功率PIM在儲能市場大范圍的應(yīng)用了嗎？應(yīng)用有哪些注意點(diǎn)？
A：目前儲能市場頭部企業(yè)新產(chǎn)品方案均采用安森美開發(fā)，安森美模塊在大功率PCS應(yīng)用中市占率排第一。
應(yīng)用注意點(diǎn)：
1.散熱設(shè)計：確保良好的熱管理，減少熱失效。
2.驅(qū)動電路優(yōu)化：為SiC設(shè)計專用驅(qū)動，防止過驅(qū)或欠驅(qū)。
3.短路保護(hù)：因SiC的短路耐受時間較短，需要快速保護(hù)電路。
Q10、安森美EliteSiC碳化硅相比于友商有哪些優(yōu)勢？
A：低導(dǎo)通電阻：同級別器件中導(dǎo)通損耗更低。
更高可靠性：在高溫和高頻環(huán)境下性能穩(wěn)定，適應(yīng)嚴(yán)苛條件。
全產(chǎn)業(yè)鏈整合：安森美從SiC粉末到長晶到切片到封測全產(chǎn)業(yè)鏈全自有工廠，器件一致性、供應(yīng)穩(wěn)定性更好。
Q11、安森美的碳化硅器件有什么比較突出的優(yōu)點(diǎn)和特性，可以應(yīng)用高壓脈沖發(fā)生器中嗎？
A：優(yōu)點(diǎn)與特性：
2.開關(guān)速度快，適配高壓脈沖快速切換的需求。
3.耐高溫特性，適合惡劣環(huán)境。
應(yīng)用場景：
可用于高壓脈沖發(fā)生器，但需設(shè)計合適的驅(qū)動和散熱系統(tǒng)以應(yīng)對高頻切換需求。
Q12、車載能源存儲系統(tǒng)的趨勢是什么？
A：輕量化與高功率密度：通過使用SiC和GaN器件減小體積，提升效率。
高壓化：從400V系統(tǒng)逐步發(fā)展到800V或更高電壓平臺。
集成化與智能化：電池管理系統(tǒng)（BMS）與AI控制策略融合。
Q13、儲能產(chǎn)品中的通信干擾問題如何解決？
A：屏蔽設(shè)計：對通信模塊和功率模塊進(jìn)行電磁屏蔽。
差分信號傳輸：降低EMI干擾。
優(yōu)化布線：電源線與信號線分離，降低相互干擾。
Q14、儲能場景差異化如何實現(xiàn)？
A：功率與容量優(yōu)化：根據(jù)用戶需求（如家庭儲能vs工商業(yè)儲能）設(shè)計不同的功率密度和容量方案。
控制策略差異化：針對微網(wǎng)并網(wǎng)、孤網(wǎng)運(yùn)行等設(shè)計專屬控制算法。
模塊化設(shè)計：通過模塊化堆疊實現(xiàn)靈活擴(kuò)展，適應(yīng)不同應(yīng)用場景的需求。
能源管理系統(tǒng)（EMS）定制：優(yōu)化不同場景的調(diào)度邏輯，如峰谷電價套利或應(yīng)急供電。
Q15、儲能趨勢是高效低功耗嗎？從安全可靠的方面有那些進(jìn)步？
A：趨勢：
是的，高效低功耗是儲能系統(tǒng)的核心方向，同時注重安全性和可靠性。
安全與可靠性進(jìn)步：
1.熱管理系統(tǒng)優(yōu)化：改進(jìn)散熱設(shè)計，防止熱失控。
2.電池管理技術(shù)：增加冗余保護(hù)，實時監(jiān)測單體電池狀態(tài)。
3.絕緣監(jiān)測與漏電保護(hù)：確保高壓設(shè)備運(yùn)行安全。
4.直流滅弧技術(shù)：防止直流拉弧引發(fā)事故。
Q16、儲能市場現(xiàn)有解決方案有哪些？
A：家用儲能系統(tǒng)：5-30kWh，基于鋰電池和SiC的逆變器。
工商業(yè)儲能系統(tǒng)：50-500kWh，模塊化設(shè)計，支持并網(wǎng)和離網(wǎng)模式。
大型儲能電站：>1MWh，適用于電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻。
移動儲能設(shè)備：如電動汽車車載儲能，支持V2G（車網(wǎng)互動）。
Q17、儲能系統(tǒng)需要有哪些保護(hù)？
A：過壓/過流保護(hù)：避免電池和功率器件損壞。
溫度保護(hù)：防止熱失控或過熱運(yùn)行。
直流滅弧：直流電弧能量較高，需特殊設(shè)計滅弧裝置。
防反接保護(hù)：防止系統(tǒng)接線錯誤導(dǎo)致的安全問題。
Q18、存儲效率以及安全如何解決？
A：提高效率：
1.采用高效率功率器件：如SiC和GaN器件。
2.優(yōu)化能量管理：采用AI優(yōu)化調(diào)度算法減少能量損耗。
3.高效熱管理：降低系統(tǒng)熱損耗。
提升安全性：
1.電池級保護(hù)：實時監(jiān)測電池電壓、溫度和電流。
2.系統(tǒng)級保護(hù)：增加多層安全冗余設(shè)計。
3.材料創(chuàng)新：采用防燃材料，減少起火風(fēng)險。
Q19、大功率器件散熱怎么能夠很好的解決？
A：先進(jìn)散熱材料：如熱界面材料（TIM）、石墨烯涂層。
液冷系統(tǒng)：在高功率密度應(yīng)用中效果更好。
優(yōu)化模塊封裝：ONSEMI有Si3N4作為沉底的模塊，降低熱阻，提升散熱效率。
熱仿真與設(shè)計優(yōu)化：通過CFD工具優(yōu)化熱流通路。
Q20、對于系統(tǒng)擴(kuò)容，是否SiC可以與原IGBT混用？
A：技術(shù)上可以混用：SiC和IGBT的混用是可行的，但需要進(jìn)行匹配設(shè)計。
注意點(diǎn)：
驅(qū)動電路匹配：SiC開關(guān)頻率更高，驅(qū)動設(shè)計要區(qū)分。
散熱需求不同：SiC的散熱需求可能低于IGBT。
系統(tǒng)諧波和兼容性：SiC和IGBT的開關(guān)特性不同，可能引入諧波干擾。
建議：對擴(kuò)容的電路進(jìn)行仿真分析，確保穩(wěn)定性。
Q21、光伏儲能逆變器采用哪種功率元器件的效率更高？IGBT還是SIC MOSFET？
A：SiC MOSFET更高效：
高開關(guān)頻率，降低開關(guān)損耗。
更高的熱導(dǎo)率，散熱需求降低。
能實現(xiàn)更小的無源元件體積，適合高功率密度場景。
IGBT：適用于成本敏感且開關(guān)頻率要求不高的場景。
建議選擇：高效率和緊湊設(shè)計優(yōu)先時選SiC MOSFET；低成本方案時選IGBT。
Q22、貴司碳化硅和IGBT，驅(qū)動需要注意什么？有無專用驅(qū)動板？碳化硅硬開關(guān)的開關(guān)損耗是否和比一般MOS管??？
A：驅(qū)動注意點(diǎn)：
SiC：需更高的驅(qū)動電壓范圍（如18-20V），更快的響應(yīng)速度。
IGBT：一般驅(qū)動電壓在15V左右，開關(guān)速度相對較慢。
安森美有SiC配套驅(qū)動解決方案，如NCD57101、NCP51561，可提供免費(fèi)樣品測試。SiC硬開關(guān)損耗是比傳統(tǒng)Mosfet小。
Q23、老師你好！問一下碳化硅儲能技術(shù)較現(xiàn)在常用的儲能技術(shù)有那些優(yōu)勢？
A：更高效率：開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗更低。
更高功率密度：可支持更高開關(guān)頻率，縮小器件體積。
耐高溫：SiC可在150℃或更高溫度下工作。
使用壽命長：降低了熱應(yīng)力和老化問題。
Q24、能源存儲效率如何提升？有哪些影響因素？
A：采用高效器件：如SiC或GaN，降低功率損耗。
優(yōu)化控制策略：改進(jìn)MPPT和充放電管理算法。
降低傳輸損耗：通過更短的布線和優(yōu)化拓?fù)湓O(shè)計。
熱管理優(yōu)化：提高散熱效率，減少熱損耗。
影響因素：器件效率、轉(zhuǎn)換級數(shù)、控制策略、散熱設(shè)計。
Q25、請教一下碳化硅模塊在驅(qū)動和散熱設(shè)計上有什么不同嗎？
A：驅(qū)動設(shè)計：
SiC需要更快的驅(qū)動響應(yīng)，通常采用更高的驅(qū)動電壓。
注意抗干擾設(shè)計，避免高頻振蕩。
散熱設(shè)計：SiC的損耗更低，熱管理設(shè)計壓力相對小，但高功率密度下需用高效散熱方案，如液冷。
Q26、請專家分析一下:碳化硅器件在戶用儲能和家庭微網(wǎng)領(lǐng)域是否有適用場景?
A：適用場景：高效率、高功率密度要求的應(yīng)用（如5-10kW的家庭儲能）。
優(yōu)勢：
支持高頻小型化設(shè)計，降低逆變器體積。
高效充放電管理，降低能量損耗。
Q27、驅(qū)動設(shè)計需要注意哪些要點(diǎn)？
A：確保驅(qū)動電壓滿足器件要求（如SiC需更高驅(qū)動電壓）。
降低寄生電感，避免高頻開關(guān)引起的振蕩。
增加死區(qū)時間優(yōu)化，避免直通失效。
Q28、碳化硅驅(qū)動震蕩有什么好辦法抑制嗎？
柵極電阻調(diào)整：適當(dāng)增加?xùn)艠O電阻值，降低開關(guān)速度。
添加吸收網(wǎng)絡(luò)：并聯(lián)RC電路吸收振蕩能量。
Q29、碳化硅與IGBT在儲能系統(tǒng)中的性能和優(yōu)越性提升了多少？
A：SiC的效率較IGBT可提升2%-5%。
開關(guān)頻率可提高3-10倍，支持更小的無源元件設(shè)計。
Q30、未來儲能pcs的轉(zhuǎn)化率怎樣提高？
A：使用SiC/GaN器件，優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略。
Q31、下一代儲能系統(tǒng)是否具備構(gòu)網(wǎng)型能力？同時構(gòu)網(wǎng)型儲能對功率器件有什么型的要求？隨著帶NPU的異構(gòu)DSP推出，AI對下一代儲能有什么影響？
A：構(gòu)網(wǎng)型儲能：具備獨(dú)立維持電網(wǎng)運(yùn)行的能力，對控制算法要求高。新一代儲能根據(jù)公司設(shè)計要求，可實現(xiàn)該功能。
功率器件要求：高可靠性、一致性好、高效率和寬帶寬器件。
AI影響：優(yōu)化全局調(diào)度、提升效率、預(yù)測故障并提前做出預(yù)備策略。
Q32、針對大功率應(yīng)用，是可以輕松實現(xiàn)多只并聯(lián)還是直接集成到一起了？
A：大功率應(yīng)用可選擇單管并聯(lián)及模塊方案，目前主流單管硬并聯(lián)數(shù)量不超過4PCS，如需再增加功率，考慮交錯式方案及組串式方案，可極大擴(kuò)充系統(tǒng)整體功率。
