在全球能源轉型與 “雙碳” 目標的共同驅動下,微型逆變器市場正以年均超25%的增速成為清潔能源領域的核心力量。作為對傳統光伏逆變器“去中心化”的全面革新——從 “一串組件共用一個逆變器” 升級為 “一塊組件配一個微逆”,完美貼合當下分布式光伏的普及需求。在單級變換架構的新范式加持下,“少即是多”的設計將為微逆設計帶來煥新升級。
作為打造單級架構的關鍵,納微半導體最新力作——雙向GaNFast™氮化鎵功率芯片(BDS),憑借著雙向電壓阻斷和電流導通能力,成功將傳統兩級架構整合成了單級高頻架構。基于對光伏行業的深刻理解,以及與合作伙伴兆易創新的GD32 MCU強強聯合,成功推出了領先的高性能500W單級微逆方案。
單級微逆究竟好在哪里?
相較于傳統兩級架構微逆,單級架構擁有著前者無法比擬的四大優勢:
效率更高:兩級架構的微逆先要從DC-DC再逆變至AC,而單級架構可以直接將DC變換成AC,中間環節的減少,意味著能量損耗得以降低,換言之便是效率的提升,換算到用戶上就是額外的發電量;
成本更低:單級架構徹底消除了電容與輸入電感,能夠大幅降低BOM成本;同時,簡化的電路設計和生產工藝,能夠讓微逆的最終售價更具有競爭力,便于向戶用市場的大眾滲透;
可靠性更強:元件的減少等同于故障的減少,尤其是對于微逆這種長期在戶外面臨高溫、潮濕等嚴苛復雜的環境下,更少的元件和更精簡的架構,有助于MTBF的顯著提升,有效減少后期的維護成本;
體積更小更靈活:單級架構另一大優勢就是使得微逆更加輕薄,能夠在有限的屋頂、陽臺等戶外場景,方便安裝作業。
總而言之,單級架構為微逆做了“手術刀”般的精準減法——減去了冗余的變換環節,留下了核心的逆變功能,剛好匹配微逆 “單組件、小容量、分布式” 的場景需求。
強強聯手,打造超高效率微逆方案
納微半導體聯合兆易創新推出的500W單級微逆方案,采用基于兆易創新GD32 G5系列MCU與納微半導體雙向GaNFast氮化鎵功率芯片的單級一拖一架構,二者的強強聯合集中體現了該技術方向的核心優勢。該方案有著高效率、高質量并網以及高集成度的特點:在100kHz開關頻率下,實現了97.5%的峰值效率和97%的CEC加權效率,MPPT效率為99.9%;500W條件下,THD為3.2%,PF為0.999。
首先,在高效率與低損耗方面。所有開關管均可實現ZVS(零電壓開通),顯著降低開關損耗;通過優化的混合調制策略,拓寬了軟開關范圍;降低回流功率和變壓器電流有效值,減少了導通損耗;納微的雙向氮化鎵開關憑借極高的效率減少開關損耗。
其次,在高質量并網方面。該方案的前饋控制能夠提高功率響應速度,加強對電網電壓的跟蹤效果;閉環Q-PR控制可無靜差跟蹤交流信號,提高并網電流質量。同時,通過原邊副邊移相控制量之間的協同調整,實現模式間無擾切換,從而平滑變壓器電流及并網電流。
最后,在高集成度與成本優化方面。首先,該方案采用了單個集成電感的變壓器的磁集成技術,實現了磁性元件體積的縮小,同時納微的雙向氮化鎵開關滿足對交流側雙向開關的需求,進一步縮小了尺寸,有效降低方案的整體BOM成本。
雙向氮化鎵開關——解鎖單級架構的“秘鑰”
以尖端的單芯片設計(單片集成),通過合并漏極結構、雙柵極控制及集成受專利保護的有源基板鉗位技術,納微半導體得以推出世界上首款650V雙向GaNFast™氮化鎵功率芯片,其功能上等效于兩顆“背靠背”連接的氮化鎵功率開關。
1顆高速、高效的雙向氮化鎵開關可替代最多4顆傳統硅基芯片,提高系統性能的同時減少外部元件的數量、PCB占位面積和系統成本。
這意味著:
更高的系統效率
MHz級的轉換頻率
可靠性提升
簡化電路設計
減少無源器件成本
減少PCB面積
通過將交流輸入電壓直接轉換為校正和受控的交流或直流輸出電壓,雙向氮化鎵開關得以推動拓撲結構升級,消除傳統的PFC級,刪繁就簡打造單級架構,給未來電力電子的躍遷提供了全新的方向。
(來源:納微芯球)