電子發燒友網(文/程文智)目前光伏逆變器市場的集中度很高,其份額主要集中于中國廠家。光伏逆變器是光伏電站的核心零部件,占系統總成本的10%左右。根據IHS發布的最新報告,全球逆變器出貨量排名的10家企業中,有6家為中國企業,包括陽光電源、華為、錦浪科技、古瑞瓦特、固德威和上能電氣。全球逆變器的總出貨為218.5GWh,相比2020年的172GWh,有明顯的增長。
前段時間,電子發燒友網介紹了光伏逆變器的分類及市場格局,詳細見《光伏逆變器的分類及市場格局》(http://m.1cnz.cn/d/1857751.html)。本篇文章我們將會介紹一下光伏逆變器需要用到哪些電子元器件,以及主要供應商有哪些。
光伏逆變器需要用到的電子元器件
一般來說,光伏逆變器主要由輸入濾波電路、DC/DC MPPT電路、DC/AC逆變電路、輸出濾波電路、核心控制單元電路組成。在一個典型的太陽能逆變器中,包括一個連接至太陽能板,增強逆變器輸入電壓,以使其能夠將電力饋入電網的DC-DC級,這個DC-DC級往往會具有最大功率點跟蹤(MPPT)功能;以及一個連接至電網,用于DC-AC的全橋。
根據ST的串型逆變器典型框架圖可以看出,逆變器需要用到的電子元器件主要有:IGBT和MOSFET等功率器件、MCU主控芯片、驅動芯片、電容、電阻、電感等磁性元件、電流傳感器、直流開關、AC連接器、DC連接器、散熱器等等零部件。
光伏逆變器的主要功能是直交流變換功能,實現該功能的核心元件就是功率半導體,比如IGBT、MOSFET等,當然,現在隨著第三代半導體的興起,也有不少廠商開始采用SiC和GaN等第三代半導體器件。
另外,太陽能逆變器的目的是從太陽能板中提取最大功率,并且將清潔能源饋入電網。為了確保這一點,功率級電壓和電流必須被準確采樣,并且需要為DC-DC和DC-AC中的電源開關準確生成脈寬調制(PWM)。這就需要主控MCU來協助了。而且,MCU還需要負責逆變電路的過溫、過壓、欠壓等監控保護功能,以及一些智能化的功能,比如與外界通訊、數據記錄、人機交互等等。因此,MCU主控在逆變器中的作用也是非常大的。
主要電子器件的供應商
逆變器中最為重要的功率器件產品的技術門檻還是比較高的,目前主要由德國英飛凌、日本三菱、富士和東芝、歐洲ST、美國安森美等國際半導體企業供應。我國一線逆變器廠商的主要功率器件也大都選用這些供應商的產品。
但是2021年以來,芯片、IGBT等產品出現了供應緊缺的狀況,各大逆變器廠商均開始提升使用國產IGBT的比例。據了解,國產IGBT廠家的產品在35kW以內的光伏應用場景性能指標基本滿足需求,可以用于全球戶用光伏市場。不過,搭載國產IGBT的較大功率的逆變器,目前僅用在國內的部分電站項目上。
國內的IGBT和MOSFET功率器件供應商由斯達半導、士蘭微、中車時代、宏微、揚杰、比亞迪、華微電子,以及華潤微等。據了解,斯達在小功率產品上占比較高,在大功率集中式逆變器上用的也比較多,去年陽光電源就開始用斯達的IGBT模組在500kW及以上的逆變器應用,測試數據表現還不錯,未來還需要再看故障率到底怎么樣。士蘭微主要還是小功率產品,目前也開始為陽光電源、華為等企業供貨。士蘭微和宏微的IGBT在華為和固德威中使用得比較多。新潔能去年開始有很多客戶開始測試,今年開始應該會有一些供應,但是上量不會那么快。
在電流傳感器方面,供應商主要有國外的萊姆、瓦克華、村田、霍尼韋爾、Allegro等,國內廠商主要有寧波錦澄、南京中旭、世特美、安科瑞等。
光伏系統防雷器的供應商中,國外有菲尼克斯、庫柏、法國西岱爾等,國內廠商主要有中光、深圳海鵬信、深圳新維等。
散熱風扇方面,國外供應商主要有EBM-papst、中國臺灣建淮、AVC、美蓓亞、日本三洋、日本電產等,國內供應商主要有三巨核賽極等。
電容方面,國外供應商主要有EPCOS、Kemet、Nichicon、WIMA等,國內供應商主要有廈門法拉、創格核EACO等。
電感等磁性元器件方面,國內主要供應商有京泉華、可立克和伊戈爾。其中京泉華的磁性元器件最大銷售份額是華為,在華為份額50%以上,在陽光電源份額約30%;可立克在全球的份額約為5~6億元,占全球逆變器磁性元件的10%以上;伊戈爾的客戶主要是華為和陽光電源等,在華為的份額約為15%~20%,陽光電源約為20%~30%,其在全球的市場份額約為10%左右。
MCU方面,很多逆變器廠商會采用TI的C2000系列MCU,現在隨著微型逆變器的興起,也有廠商開始采用Arm內核的32位MCU來做主控。因此,MCU的主要供應商有TI、NXP、ST、Microchip、英飛凌、瑞薩等國外廠商,也有兆易創新等國內廠商。
結語
在國內逆變器廠商和相關供應鏈企業的大力投入和共同進步下,逆變器的成本也在不斷下降,這同時促進了逆變器產業發展,推動了光伏系統的裝機量,讓各逆變器企業的業績進入了加速釋放階段。
前段時間,電子發燒友網介紹了光伏逆變器的分類及市場格局,詳細見《光伏逆變器的分類及市場格局》(http://m.1cnz.cn/d/1857751.html)。本篇文章我們將會介紹一下光伏逆變器需要用到哪些電子元器件,以及主要供應商有哪些。
光伏逆變器需要用到的電子元器件
一般來說,光伏逆變器主要由輸入濾波電路、DC/DC MPPT電路、DC/AC逆變電路、輸出濾波電路、核心控制單元電路組成。在一個典型的太陽能逆變器中,包括一個連接至太陽能板,增強逆變器輸入電壓,以使其能夠將電力饋入電網的DC-DC級,這個DC-DC級往往會具有最大功率點跟蹤(MPPT)功能;以及一個連接至電網,用于DC-AC的全橋。
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圖:串型逆變器典型框架圖(來源:ST)
圖:串型逆變器典型框架圖(來源:ST)
根據ST的串型逆變器典型框架圖可以看出,逆變器需要用到的電子元器件主要有:IGBT和MOSFET等功率器件、MCU主控芯片、驅動芯片、電容、電阻、電感等磁性元件、電流傳感器、直流開關、AC連接器、DC連接器、散熱器等等零部件。
光伏逆變器的主要功能是直交流變換功能,實現該功能的核心元件就是功率半導體,比如IGBT、MOSFET等,當然,現在隨著第三代半導體的興起,也有不少廠商開始采用SiC和GaN等第三代半導體器件。
另外,太陽能逆變器的目的是從太陽能板中提取最大功率,并且將清潔能源饋入電網。為了確保這一點,功率級電壓和電流必須被準確采樣,并且需要為DC-DC和DC-AC中的電源開關準確生成脈寬調制(PWM)。這就需要主控MCU來協助了。而且,MCU還需要負責逆變電路的過溫、過壓、欠壓等監控保護功能,以及一些智能化的功能,比如與外界通訊、數據記錄、人機交互等等。因此,MCU主控在逆變器中的作用也是非常大的。
主要電子器件的供應商
逆變器中最為重要的功率器件產品的技術門檻還是比較高的,目前主要由德國英飛凌、日本三菱、富士和東芝、歐洲ST、美國安森美等國際半導體企業供應。我國一線逆變器廠商的主要功率器件也大都選用這些供應商的產品。
但是2021年以來,芯片、IGBT等產品出現了供應緊缺的狀況,各大逆變器廠商均開始提升使用國產IGBT的比例。據了解,國產IGBT廠家的產品在35kW以內的光伏應用場景性能指標基本滿足需求,可以用于全球戶用光伏市場。不過,搭載國產IGBT的較大功率的逆變器,目前僅用在國內的部分電站項目上。
國內的IGBT和MOSFET功率器件供應商由斯達半導、士蘭微、中車時代、宏微、揚杰、比亞迪、華微電子,以及華潤微等。據了解,斯達在小功率產品上占比較高,在大功率集中式逆變器上用的也比較多,去年陽光電源就開始用斯達的IGBT模組在500kW及以上的逆變器應用,測試數據表現還不錯,未來還需要再看故障率到底怎么樣。士蘭微主要還是小功率產品,目前也開始為陽光電源、華為等企業供貨。士蘭微和宏微的IGBT在華為和固德威中使用得比較多。新潔能去年開始有很多客戶開始測試,今年開始應該會有一些供應,但是上量不會那么快。
在電流傳感器方面,供應商主要有國外的萊姆、瓦克華、村田、霍尼韋爾、Allegro等,國內廠商主要有寧波錦澄、南京中旭、世特美、安科瑞等。
光伏系統防雷器的供應商中,國外有菲尼克斯、庫柏、法國西岱爾等,國內廠商主要有中光、深圳海鵬信、深圳新維等。
散熱風扇方面,國外供應商主要有EBM-papst、中國臺灣建淮、AVC、美蓓亞、日本三洋、日本電產等,國內供應商主要有三巨核賽極等。
電容方面,國外供應商主要有EPCOS、Kemet、Nichicon、WIMA等,國內供應商主要有廈門法拉、創格核EACO等。
電感等磁性元器件方面,國內主要供應商有京泉華、可立克和伊戈爾。其中京泉華的磁性元器件最大銷售份額是華為,在華為份額50%以上,在陽光電源份額約30%;可立克在全球的份額約為5~6億元,占全球逆變器磁性元件的10%以上;伊戈爾的客戶主要是華為和陽光電源等,在華為的份額約為15%~20%,陽光電源約為20%~30%,其在全球的市場份額約為10%左右。
MCU方面,很多逆變器廠商會采用TI的C2000系列MCU,現在隨著微型逆變器的興起,也有廠商開始采用Arm內核的32位MCU來做主控。因此,MCU的主要供應商有TI、NXP、ST、Microchip、英飛凌、瑞薩等國外廠商,也有兆易創新等國內廠商。
結語
在國內逆變器廠商和相關供應鏈企業的大力投入和共同進步下,逆變器的成本也在不斷下降,這同時促進了逆變器產業發展,推動了光伏系統的裝機量,讓各逆變器企業的業績進入了加速釋放階段。
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