Enerji depolama invertörlerinin işlevi, yalnızca enerji depolama sistemlerinin verimliliğini ve operasyonel istikrarını iyileştirmek için faydalı olmakla kalmaz, aynı zamanda tüm enerji depolama sisteminde çeşitli bilgi iletimi, işleme ve gerçek zamanlı insan-makine etkileşimi için bir bilgi platformu olarak da hizmet eder. , onu çok önemli bir ekipman haline getiriyor.
İnvertör enerji depolamanın kalbidir. Bir enerji depolama invertörünün temel işlevi, DC'yi günlük yaşam için gerekli olan AC gücüne dönüştürmektir ve bu işlevi sağlayan temel bileşenler, güç yarı iletkenleridir (IGBT ve MOSFET gibi).
Bu güç yarı iletkenleri saniyede binlerce hatta onbinlerce kez geçiş yapabilir ve daha sonra doğru akımı sinüzoidal alternatif akıma dönüştürmek için sinyaller aracılığıyla devre değişikliklerini kontrol edebilir.
Sunac Power, Gudewei ve Jinlang Technology gibi tanınmış invertör şirketlerinin istatistiksel analizleri sonucunda yapısal bileşenler maliyetin %23'ünü, IGBT ve MOS maliyetin %20'sini, manyetik bileşenler maliyetin %17'sini oluşturur. ve çip entegre devreleri maliyetin %10'unu oluşturur. Bunlar arasında IGBT, çip entegre devreleri, kapasitörler, sensörler, PCB kartları ve invertörlerdeki diğer ürünler güç elektroniği alanına aittir.
Güç elektroniği cihazlarının invertör maliyetinin %46'sını oluşturduğu ve ana bileşen olduğu görülmektedir.
Bu nedenle enerji depolama invertörlerinde kullanılan yarı iletken cihazların arasında IGBT, MOS transistör, MCU, güç yönetimi çipi, kapasitör, PCB kartı vb. yer aldığını belirtmekte fayda var. Bunlar arasında IGBT, MOS transistör ve güç yönetimi IC'si yüksek bir orana sahip ve enerji depolama invertörlerinde büyük miktarda bulunur ve temel cihazlardır.
Enerji depolama refahının artmasıyla birlikte, invertörlerdeki yarı iletken cihazlara olan talebin artacağı tahmin edilebilir; bu, yarı iletken cihaz şirketlerinin gelecekte enerji depolama pazarını düzenlemeleri için büyük bir fırsattır.
1. IGBT
IGBT'nin enerji depolama alanındaki temel fonksiyonları gerilim dönüşümü, frekans dönüşümü, alternatif akım dönüşümü vb.'dir. Enerji depolama uygulamalarında vazgeçilmez bir cihazdır.
IGBT, MOSFET'in yüksek giriş empedansı ile GTR'nin düşük iletim voltaj düşüşünün avantajlarını birleştiren, BJT (İki Kutuplu Transistör) ve MOS'tan (Yalıtımlı Geçit Alan Etkili Transistör) oluşan, kompozit, tamamen kontrollü, voltajla çalışan bir güç yarı iletken cihazıdır. IGBT, genellikle güç elektroniği cihazlarının "CPU'su" olarak bilinen, enerji dönüşümü ve iletiminin temel bileşenidir.
IGBT rekabet ortamı
IGBT'nin yüksek tasarım ve süreç gereksinimlerinin yanı sıra IGBT ile ilgili teknik yeteneklerin eksikliği, zayıf süreç temeli ve Çin'de kurumsal sanayileşmenin geç başlaması nedeniyle, IGBT pazarı uzun süredir büyük yabancı çokuluslu şirketlerin tekelindedir.
2015'ten bu yana Çin'in IGBT kendi kendine yeterlilik oranı %10'u aştı ve giderek artıyor. Çin'in IGBT kendi kendine yeterlilik oranının 2024 yılına kadar %40'a ulaşması bekleniyor. İlgili ulusal politikalarda önerilen temel bileşenlerin yerlileştirilmesi gerekliliğine dayanarak yerli ikame, yerli IGBT endüstrisinin gelişim eğilimi haline geldi.
Şu anda yurt içi IGBT pazarına çoğunlukla Infineon, Mitsubishi Electric ve Fuji Electric gibi yurtdışı üreticiler hakimdir. Çin IGBT pazar payındaki ilk üç şirket Infineon, Mitsubishi Electric ve Fuji Electric'tir. Bunlar arasında Infineon %15,9 ile en yüksek orana sahip.
2. MOS transistörü
MOSFET, voltajın cihazın iletkenliğini belirlediği, yalıtımlı bir kapıya sahip bir FET türüdür. MOSFET'lerin icadı, FET'lerin yüksek drenaj direnci, orta düzeyde giriş empedansı ve yavaş çalışma gibi dezavantajlarının üstesinden gelmekti. Yani MOSFET'lere FET'in gelişmiş şekli denilebilir.
MOSFET'ler genellikle sinyalleri değiştirmek veya yükseltmek için kullanılır. Uygulanan voltajla iletkenliği değiştirme yeteneği, elektronik sinyalleri yükseltmek veya değiştirmek için kullanılabilir.
Bellek yongaları veya mikroişlemciler yüzlerce veya milyonlarca transistör içerebildiğinden, MOSFET'ler dijital devrelerde bugüne kadarki en yaygın transistörlerdir.
Tamamlayıcı MOS transistörler, p tipi veya n tipi yarı iletkenlerden yapılabilme yeteneklerinden dolayı CMOS mantığı şeklinde çok düşük güç tüketimine sahip anahtar devreleri üretmek için kullanılabilir.
Dijital ve analog devrelerde MOSFET'ler artık BJT'lerden daha yaygındır.
3. Güç yönetimi çipi
Güç yönetimi çipi, elektrik enerjisinin dönüştürülmesinden, dağıtımından, tespitinden ve diğer yönetiminden sorumlu olan elektronik cihaz sistemlerindeki bir çiptir. Temel olarak CPU güç kaynağının genliğini tanımlamaktan, karşılık gelen kısa tork dalgalarını üretmekten ve sonraki devrenin güç çıkışını yönlendirmekten sorumludur.
Ana güç yönetimi yongalarından bazıları çift sıralı yongalardan oluşurken diğerleri yüzeye monte paketlerdir. Bunların arasında HIP630x serisi çip, tanınmış çip tasarım şirketi Intersil tarafından tasarlanan klasik bir güç yönetimi çipidir.
İki/üç/dört fazlı güç kaynağını destekler, VRM9.0 özelliğini destekler, voltaj çıkış aralığı 1,1V-1,85V'dir, çıkışı 0,025V aralıklarla ayarlayabilir, anahtar 80KHz'e kadar frekans ve büyük güç kaynağı, küçük dalgalanma ve düşük iç direnç özelliklerine sahiptir. CPU güç kaynağı voltajını hassas bir şekilde ayarlayabilir.
Yaygın güç yönetimi yongaları arasında HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494 vb. bulunur.
Tüm elektronik cihazların güç kaynağı vardır, ancak farklı sistemlerin güç kaynağı için farklı gereksinimleri vardır. Elektronik sistemlerin performansını en üst düzeye çıkarmak için en uygun güç yönetimi yönteminin seçilmesi gerekir.
Güç yönetiminin kapsamı oldukça geniştir; hem bireysel enerji dönüşümünü (temel olarak DC'den DC'ye, yani DC/DC), bireysel enerji dağıtımı ve tespitini, hem de enerji dönüşümü ile enerji yönetimini birleştiren sistemleri içerir.
Buna bağlı olarak, güç yönetimi çiplerinin sınıflandırması aynı zamanda doğrusal güç çipleri, voltaj referans çipleri, anahtar güç çipleri, LCD sürücü çipleri, LED sürücü çipleri, voltaj algılama çipleri, pil şarj yönetimi çipleri vb. gibi yönleri de içerir.
4. PCB kartı
Baskılı devre kartı, PCB olarak kısaltılır, aynı zamanda baskılı devre kartı, baskılı devre kartı, baskılı devre kartı olarak da bilinir.
Önceden belirlenmiş bir tasarıma göre yalıtkan bir alt tabaka üzerinde baskı devreleri, basılı bileşenler veya her ikisinin bir kombinasyonu tarafından oluşturulan iletken desene genellikle baskılı devre adı verilirken, yalıtkan bir alt tabaka üzerindeki bileşenler arasında elektriksel bağlantılar sağlayan iletken desene baskılı devre adı verilir. devre.
Segmentlere ayrılmış ürün yapısı
Şu anda, Çin'deki baskılı devre kartlarının alt bölüm ürünleri temel olarak altı türü içermektedir: çok katmanlı kartlar, esnek kartlar, HDI (yüksek yoğunluklu ara bağlantı kartları), çift taraflı kartlar, tek paneller ve ambalaj alt katmanları.
Veriler, çok katmanlı kartların Çin'deki bölümlü baskılı devre kartı ürünlerinin en büyük kısmını oluşturduğunu ve %45,97 ile diğer ürünleri çok aştığını gösteriyor; Bunu %16,68 ile yumuşak tahta takip ediyor; İGE oranı %16,59'dur. Ayrıca çift taraflı panel, tek panel ve ambalaj altlıklarının oranları sırasıyla %11,34, %6,13 ve %3,29'dur.
5. MCU
MCU çipi, tek çipli mikro bilgisayar veya mikro denetleyici olarak da bilinen bir mikro denetleyici birimini (MCU) ifade eder. Merkezi işlem biriminin frekansını ve özelliklerini uygun şekilde azaltır ve bellek, sayaç, USB, A/D dönüşümü, UART, PLC, DMA ve hatta LCD sürücü devresi gibi çevresel arayüzleri tek bir çip üzerinde entegre ederek bir çip seviyesi oluşturur Farklı uygulama senaryoları için farklı kontrol kombinasyonları gerçekleştirebilen bilgisayar. Bu nedenle MCU çipi bir mikrodenetleyici çipidir.
MCU tedarikçileri açısından birçok invertör üreticisi TI'nin C2000 serisi MCU'larını kullanacak. Artık mikro invertörlerin yükselişiyle birlikte bazı üreticiler ana kontrol için Arm core 32-bit MCU'ları da kullanmaya başlıyor.
Dolayısıyla MCU'nun ana tedarikçileri arasında TI, NXP, ST, Microchip, Infineon, Renesas gibi yabancı üreticilerin yanı sıra Zhaoyi Innovation gibi yerli üreticiler de yer alıyor.
6. Sensörler
Enerji depolamalı invertörlerde akımın tespit edilmesi ve uygun akım sensörlerinin seçilmesi gerekmektedir. Akım tespitini birkaç aralığa bölebiliriz.
1) 5A ile 70A arasında değişen DC veya AC akımlarını tespit edin.
CH701 akım sensörü IC gibi çip tabanlı Hall akım sensörleri genellikle 5A ila 50A aralığındaki DC veya AC akımları tespit etmek için kullanılır. Endüstriyel, otomotiv, ticari ve iletişim sistemlerinde AC veya DC akım algılama için ekonomik ve doğru bir çözümdür. Küçük ambalaj, alanın kısıtlı olduğu uygulamalar için ideal bir seçimdir ve aynı zamanda devre kartı alanını azaltarak maliyetten tasarruf sağlar. Tipik uygulamalar arasında motor kontrolü, yük algılama ve yönetimi, anahtarlamalı güç kaynakları ve aşırı akım arıza koruma yer alır.
2) 50A ile 200A arasında değişen DC veya AC akımlarını tespit edin.
Doğrudan ekleme tipi akım sensörleri seçilebilir
CH704, yüksek akım algılama uygulamaları için özel olarak geliştirilmiş, izole edilmiş, entegre bir akım algılama çipidir. CH704, çip ısınmasını etkili bir şekilde azaltan ve yüksek akım algılamayı destekleyen 0,1 m Ω'luk yerleşik bir birincil iletken direncine sahiptir: ± 50A, ± 100A, ± 150A, ± 200A. -40 ila 150 derece arasındaki tam sıcaklık aralığında çipin iyi tutarlılığını sağlamak için dahili olarak benzersiz bir sıcaklık dengeleme devresini entegre eder. Çip, fabrikadan çıkmadan önce hassasiyet ve statik (sıfır akım) çıkış voltajı için kalibre edilmiştir ve tüm sıcaklık aralığı boyunca tipik olarak ± %2'lik bir doğruluk sağlar.
3) 200A ile 1000A arasındaki DC veya AC akımlarını tespit edin.
Doğrusal Hall ve manyetik halka kullanılabilir ve 1500A'e kadar akım algılamayı sağlamak için programlanabilir Hall sensörleri kullanılabilir.
Örneğin, CHI612 programlanabilir doğrusal Hall çipi 5V tekli güç kaynağını destekler. 120 kHz bant genişliği,<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.