Функция инверторов хранения энергии не только полезна для повышения эффективности и стабильности работы систем хранения энергии, но также служит информационной платформой для передачи, обработки и взаимодействия человека и машины в режиме реального времени во всей системе хранения энергии. , что делает его важным оборудованием.
Инвертор – это сердце накопителя энергии. Основная функция инвертора для хранения энергии — преобразование постоянного тока в переменный ток, необходимый для повседневной жизни, а основными компонентами, выполняющими эту функцию, являются силовые полупроводники (такие как IGBT и MOSFET).
Эти силовые полупроводники могут переключаться тысячи или даже десятки тысяч раз в секунду, а затем управлять изменениями схемы с помощью сигналов для преобразования постоянного тока в синусоидальный переменный ток.
По данным статистического анализа известных компаний-производителей инверторов, таких как Sunac Power, Gudewei и Jinlang Technology, структурные компоненты составляют 23% стоимости, IGBT и MOS составляют 20% стоимости, магнитные компоненты составляют 17% стоимости. , а интегральные схемы составляют 10% стоимости. Среди них IGBT, интегральные схемы, конденсаторы, датчики, печатные платы и другие продукты в инверторах относятся к области силовой электроники.
Видно, что силовая электроника составляет 46% стоимости инверторов и является их основной составляющей.
Поэтому стоит отметить, что полупроводниковые устройства, используемые в инверторах хранения энергии, включают IGBT, МОП-транзистор, MCU, микросхему управления питанием, конденсатор, печатную плату и т. д. Среди них высокая доля IGBT, МОП-транзистора и ИС управления питанием. и большое количество инверторов для хранения энергии и являются важными устройствами.
Можно предсказать, что с улучшением условий хранения энергии спрос на полупроводниковые устройства в инверторах будет расти, что является прекрасной возможностью для компаний, производящих полупроводниковые устройства, сформировать рынок хранения энергии в будущем.
1. БТИЗ
Основными функциями IGBT в области хранения энергии являются преобразование напряжения, преобразование частоты, преобразование переменного тока и т. д. Это незаменимое устройство в приложениях хранения энергии.
IGBT — это композитный полностью управляемый силовой полупроводниковый прибор, управляемый напряжением, состоящий из BJT (биполярного транзистора) и MOS (полевого транзистора с изолированным затвором), который сочетает в себе преимущества высокого входного сопротивления MOSFET и низкого падения напряжения проводимости GTR. IGBT — это основной компонент преобразования и передачи энергии, широко известный как «ЦП» силовых электронных устройств.
Конкурентная среда IGBT
Из-за высоких требований к конструкции и процессам БТИЗ, а также отсутствия технических специалистов, связанных с БТИЗ, слабой технологической основы и позднего начала индустриализации предприятий в Китае, рынок БТИЗ уже давно монополизирован крупными иностранными транснациональными предприятиями.
С 2015 года уровень самообеспеченности IGBT Китая превысил 10% и постепенно увеличивается. Ожидается, что уровень самообеспеченности БТИЗ в Китае достигнет 40% к 2024 году. Учитывая требование о приручении основных компонентов, предложенное в соответствующей национальной политике, внутреннее замещение стало тенденцией развития отечественной индустрии БТИЗ.
В настоящее время на внутреннем рынке IGBT в основном доминируют зарубежные производители, такие как Infineon, Mitsubishi Electric и Fuji Electric. В тройку крупнейших компаний на китайском рынке IGBT входят Infineon, Mitsubishi Electric и Fuji Electric. Среди них у Infineon самая высокая доля — 15,9%.
2. МОП-транзистор
МОП-транзистор — это тип полевого транзистора с изолированным затвором, где напряжение определяет проводимость устройства. Целью изобретения полевых МОП-транзисторов было преодоление таких недостатков полевых транзисторов, как высокое сопротивление стока, умеренное входное сопротивление и медленная работа. Таким образом, МОП-транзисторы можно назвать усовершенствованной формой полевых транзисторов.
МОП-транзисторы обычно используются для переключения или усиления сигналов. Способность изменять проводимость с помощью приложенного напряжения можно использовать для усиления или переключения электронных сигналов.
На сегодняшний день МОП-транзисторы являются наиболее распространенными транзисторами в цифровых схемах, поскольку микросхемы памяти или микропроцессоры могут содержать сотни или миллионы транзисторов.
Благодаря своей способности изготавливаться из полупроводников p- или n-типа, дополнительные МОП-транзисторы могут использоваться для изготовления переключающих схем с очень низким энергопотреблением в виде КМОП-логики.
В цифровых и аналоговых схемах МОП-транзисторы сейчас встречаются даже чаще, чем биполярные транзисторы.
3. Чип управления питанием
Микросхема управления питанием — это микросхема в системах электронных устройств, которая отвечает за преобразование, распределение, обнаружение и другое управление электрической энергией. В основном отвечает за определение амплитуды питания процессора, генерацию соответствующих коротких волн крутящего момента и управление выходной мощностью последующей схемы.
Некоторые из основных микросхем управления питанием представляют собой двухрядные микросхемы, а другие — корпуса для поверхностного монтажа. Среди них чип серии HIP630x представляет собой классический чип управления питанием, разработанный известной компанией по разработке микросхем Intersil.
Он поддерживает двух/трех/четырехфазный источник питания, поддерживает спецификацию VRM9.0, диапазон выходного напряжения составляет 1,1 В-1,85 В, можно регулировать выходное напряжение с интервалом 0,025 В, переключатель частота до 80 кГц и имеет характеристики большого источника питания, небольшой пульсации и низкого внутреннего сопротивления. Он может точно регулировать напряжение питания процессора.
Общие микросхемы управления питанием включают HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494 и т. д.
Все электронные устройства имеют источник питания, но разные системы предъявляют разные требования к источнику питания. Чтобы максимизировать производительность электронных систем, необходимо выбрать наиболее подходящий метод управления питанием.
Область управления электропитанием довольно широка и включает как индивидуальное преобразование энергии (в основном постоянное в постоянное, т.е. постоянное/постоянное), индивидуальное распределение и обнаружение энергии, так и системы, сочетающие преобразование энергии и управление энергией.
Соответственно, классификация микросхем управления питанием также включает в себя такие аспекты, как микросхемы линейного питания, микросхемы опорного напряжения, микросхемы переключающего питания, микросхемы драйверов ЖК-дисплея, микросхемы драйверов светодиодов, микросхемы определения напряжения, микросхемы управления зарядкой аккумулятора и т. д.
4. Печатная плата
Печатная плата, сокращенно PCB, также известная как печатная плата, печатная плата, печатная плата.
Проводящий рисунок, образованный печатными схемами, печатными компонентами или их комбинацией на изолирующей подложке в соответствии с заранее заданным дизайном, обычно называется печатной схемой, тогда как проводящий рисунок, который обеспечивает электрические соединения между компонентами на изолирующей подложке, называется печатной схемой. схема.
Сегментированная структура продукта
В настоящее время продукция подразделения печатных плат в Китае в основном включает шесть типов: многослойные платы, гибкие платы, HDI (платы межсоединений высокой плотности), двухсторонние платы, одиночные панели и упаковочные подложки.
Данные показывают, что на многослойные платы приходится наибольшая доля сегментированных печатных плат в Китае, достигающая 45,97%, что намного превышает долю других продуктов; Далее следует мягкая доска, на которую приходится 16,68%; Доля ИЧР составляет 16,59%. Кроме того, доли двусторонних панелей, одиночных панелей и упаковочных подложек составляют 11,34%, 6,13% и 3,29% соответственно.
5.МК
Чип MCU относится к микроконтроллеру (MCU), также известному как однокристальный микрокомпьютер или микроконтроллер. Он соответствующим образом снижает частоту и характеристики центрального процессора и объединяет периферийные интерфейсы, такие как память, счетчик, USB, аналого-цифровое преобразование, UART, ПЛК, DMA и даже схему драйвера ЖК-дисплея, на одном кристалле, образуя уровень чипа. компьютер, который может выполнять различные комбинации управления для разных сценариев применения. Следовательно, микросхема MCU представляет собой микросхему микроконтроллера.
Что касается поставщиков микроконтроллеров, то многие производители инверторов будут использовать микроконтроллеры серии TI C2000. Теперь, с появлением микроинверторов, некоторые производители также начинают использовать 32-битные микроконтроллеры ядра Arm для основного управления.
Поэтому к основным поставщикам MCU относятся зарубежные производители, такие как TI, NXP, ST, Microchip, Infineon, Renesas, а также отечественные производители, такие как Zhaoyi Innovation.
6. Датчики
В инверторах хранения энергии необходимо определять ток и выбирать соответствующие датчики тока. Мы можем разделить обнаружение тока на несколько диапазонов.
1) Обнаружение постоянного или переменного тока в диапазоне от 5 А до 70 А.
Датчики тока Холла на основе микросхемы, такие как микросхема датчика тока CH701, обычно используются для обнаружения постоянного или переменного тока в диапазоне от 5 А до 50 А. Они представляют собой экономичное и точное решение для измерения переменного или постоянного тока в промышленных, автомобильных, коммерческих и коммуникационных системах. Компактная упаковка — идеальный выбор для приложений с ограниченным пространством, а также экономия средств за счет уменьшения площади печатной платы. Типичные области применения включают управление двигателем, обнаружение и управление нагрузкой, импульсные источники питания и защиту от перегрузки по току.
2) Обнаружение постоянного или переменного тока в диапазоне от 50 А до 200 А.
Можно выбрать датчики тока прямого вставки.
CH704 — это изолированный интегрированный чип измерения тока, разработанный специально для приложений обнаружения сильного тока. CH704 имеет встроенный резистор первичного проводника сопротивлением 0,1 мОм, который эффективно снижает нагрев чипа и поддерживает обнаружение сильного тока: ± 50 А, ± 100 А, ± 150 А, ± 200 А. Он включает в себя уникальную схему температурной компенсации внутри, чтобы обеспечить хорошую стабильность работы чипа во всем диапазоне температур от -40 до 150 градусов. Перед отправкой с завода чип был откалиброван по чувствительности и статическому (нулевому току) выходному напряжению, что обеспечивает типичную точность ± 2% во всем диапазоне температур.
3) Обнаружение постоянного или переменного тока силой от 200 до 1000 А.
Можно использовать линейный датчик Холла и магнитное кольцо, а также программируемые датчики Холла для обнаружения тока до 1500 А.
Например, программируемый линейный чип Холла CHI612 поддерживает одиночный источник питания 5 В. полоса пропускания 120 кГц,<3us response time, programmable 0.8-24 mV/G, 2% accuracy can be achieved within the full temperature range of -40 to 150 degrees. The chip completes the calibration of static (zero current) output voltage before leaving the factory.