Energiyani saqlash invertorlarining funktsiyasi nafaqat energiya saqlash tizimlarining samaradorligi va ish barqarorligini oshirish uchun foydalidir, balki butun energiya saqlash tizimida turli xil ma'lumotlarni uzatish, qayta ishlash va real vaqtda inson va mashina o'zaro ta'siri uchun axborot platformasi bo'lib xizmat qiladi. , uni hal qiluvchi uskunaga aylantiradi.
Inverter energiyani saqlashning yuragi hisoblanadi. Energiyani saqlash inverterining asosiy vazifasi doimiy tokni kundalik hayot uchun zarur bo'lgan AC quvvatiga aylantirishdir va bu funktsiyaga erishadigan asosiy komponentlar quvvat yarimo'tkazgichlari (IGBT va MOSFET kabi).
Ushbu quvvat yarimo'tkazgichlari soniyasiga minglab yoki hatto o'n minglab marta o'tishlari mumkin va keyin to'g'ridan-to'g'ri oqimni sinusoidal o'zgaruvchan tokka aylantirish uchun signallar orqali kontaktlarning zanglashiga olib keladigan o'zgarishlarni nazorat qilishlari mumkin.
Sunac Power, Gudewei va Jinlang Technology kabi taniqli invertor kompaniyalarining statistik tahlili natijasida tarkibiy qismlar xarajatlarning 23% ni, IGBT va MOS xarajatlarning 20% ni, magnit komponentlar esa 17% ni tashkil qiladi. , va chipli integral mikrosxemalar xarajatlarning 10% ni tashkil qiladi. Ular orasida IGBT, chipli integral mikrosxemalar, kondansatörler, sensorlar, PCB platalari va invertorlardagi boshqa mahsulotlar energiya elektronikasi sohasiga tegishli.
Ko'rinib turibdiki, quvvat elektron qurilmalari invertorlar narxining 46% ni tashkil qiladi va asosiy komponent hisoblanadi.
Shu sababli, energiyani saqlash inverterlarida ishlatiladigan yarimo'tkazgichli qurilmalarga IGBT, MOS tranzistori, MCU, quvvatni boshqarish chipi, kondansatör, PCB platasi va boshqalar kiradi. Ular orasida IGBT, MOS tranzistori va quvvatni boshqarish ICsi yuqori ulushga ega. va energiya saqlash invertorlarida katta miqdorda va muhim qurilmalardir.
Energiyani saqlash farovonligining yaxshilanishi bilan invertorlarda yarimo'tkazgich qurilmalariga bo'lgan talab ortib borishini taxmin qilish mumkin, bu esa yarimo'tkazgich qurilmalari kompaniyalari uchun kelajakda energiya saqlash bozorini rejalashtirish uchun ajoyib imkoniyatdir.
1. IGBT
Energiyani saqlash sohasidagi IGBT ning asosiy funktsiyalari kuchlanishni o'zgartirish, chastotani o'zgartirish, o'zgaruvchan tokni o'zgartirish va boshqalardir. Bu energiya saqlash ilovalarida ajralmas qurilma.
IGBT - bu BJT (bipolyar tranzistor) va MOS (izolyatsiya qilingan darvoza maydon effekti tranzistori) dan tashkil topgan kompozit to'liq boshqariladigan kuchlanish bilan ishlaydigan yarimo'tkazgichli qurilma bo'lib, u MOSFET ning yuqori kirish empedansi va GTR ning past o'tkazuvchanlik kuchlanishining pasayishi afzalliklarini birlashtiradi. IGBT energiyani konvertatsiya qilish va uzatish uchun asosiy komponent bo'lib, odatda quvvat elektron qurilmalarining "CPU"si sifatida tanilgan.
IGBT raqobatdosh manzarasi
IGBT ning yuqori dizayn va texnologik talablari, shuningdek, IGBT bilan bog'liq texnik qobiliyatlarning yo'qligi, jarayonning zaif asoslari va Xitoyda korxonalarni sanoatlashtirishning kech boshlanishi tufayli IGBT bozori uzoq vaqtdan beri yirik xorijiy transmilliy korxonalar tomonidan monopollashtirildi.
2015 yildan beri Xitoyning IGBT o'zini o'zi ta'minlash darajasi 10% dan oshdi va asta-sekin o'sib bormoqda. Xitoyning IGBT o'zini o'zi ta'minlash darajasi 2024 yilga kelib 40% ga yetishi kutilmoqda. Tegishli milliy siyosatlarda taklif qilingan asosiy komponentlarni mahalliylashtirish talabidan kelib chiqqan holda, ichki almashtirish mahalliy IGBT sanoatining rivojlanish tendentsiyasiga aylandi.
Hozirgi vaqtda ichki IGBT bozorida asosan Infineon, Mitsubishi Electric va Fuji Electric kabi chet el ishlab chiqaruvchilari hukmronlik qilmoqda. Xitoyning IGBT bozoridagi ulushidagi eng yaxshi uchta kompaniya Infineon, Mitsubishi Electric va Fuji Electric hisoblanadi. Ular orasida Infineon eng yuqori ulushga ega - 15,9%.
2. MOS tranzistori
MOSFET - bu izolyatsiyalangan eshikli FET turi bo'lib, bu erda kuchlanish qurilmaning o'tkazuvchanligini aniqlaydi. MOSFET-larning ixtirosi FET-larning yuqori drenaj qarshiligi, o'rtacha kirish empedansi va sekin ishlash kabi kamchiliklarini bartaraf etish edi. Shunday qilib, MOSFETlarni FET ning ilg'or shakli deb atash mumkin.
MOSFETlar odatda signallarni almashtirish yoki kuchaytirish uchun ishlatiladi. Amaldagi kuchlanish bilan o'tkazuvchanlikni o'zgartirish qobiliyati elektron signallarni kuchaytirish yoki almashtirish uchun ishlatilishi mumkin.
MOSFETlar hozirgi kunga qadar raqamli sxemalarda eng keng tarqalgan tranzistorlardir, chunki xotira chiplari yoki mikroprotsessorlar yuzlab yoki millionlab tranzistorlarni o'z ichiga olishi mumkin.
P-tipli yoki n-tipli yarimo'tkazgichlardan tayyorlanish qobiliyati tufayli, qo'shimcha MOS tranzistorlari CMOS mantig'i ko'rinishida juda kam quvvat iste'moliga ega bo'lgan kalit zanjirlarini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.
Raqamli va analogli sxemalarda MOSFETlar endi BJT larga qaraganda ancha keng tarqalgan.
3. Quvvatni boshqarish chipi
Quvvatni boshqarish chipi - bu elektr energiyasini konvertatsiya qilish, taqsimlash, aniqlash va boshqa boshqarish uchun mas'ul bo'lgan elektron qurilmalar tizimlaridagi chip. Asosan protsessor quvvat manbai amplitudasini aniqlash, mos keladigan qisqa moment to'lqinlarini yaratish va keyingi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan quvvatini boshqarish uchun javobgardir.
Quvvatni boshqarishning asosiy mikrosxemalaridan ba'zilari ikkita chiziqli chiplar, boshqalari esa sirtga o'rnatiladigan paketlardir. Ular orasida HIP630x seriyali chipi taniqli chip dizayn kompaniyasi Intersil tomonidan ishlab chiqilgan klassik quvvatni boshqarish chipidir.
Ikki/uch/to'rt fazali quvvat manbaini qo'llab-quvvatlaydi, VRM9-ni qo'llab-quvvatlaydi.0 spetsifikatsiyasi, kuchlanish chiqish diapazoni 1,1V-1.85V, chiqishni 0.025V oraliqlari uchun sozlashi mumkin, kalit chastotasi 80KHz gacha va katta quvvat manbai, kichik dalgalanma va past ichki qarshilik xususiyatlariga ega. U CPU quvvat manbai kuchlanishini aniq sozlashi mumkin.
Umumiy quvvat boshqaruv chiplari orasida HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494 va boshqalar mavjud.
Barcha elektron qurilmalar quvvat manbaiga ega, ammo turli tizimlar elektr ta'minoti uchun turli talablarga ega. Elektron tizimlarning ishlashini maksimal darajada oshirish uchun quvvatni boshqarishning eng mos usulini tanlash kerak.
Energiyani boshqarish doirasi juda keng, jumladan energiyani individual konvertatsiya qilish (asosan DC dan doimiy tokgacha, ya'ni DC/DC), individual energiya taqsimoti va aniqlash, shuningdek energiya konvertatsiyasi va energiyani boshqarish tizimlarini o'z ichiga oladi.
Shunga mos ravishda, quvvatni boshqarish chiplarining tasnifi ushbu jihatlarni ham o'z ichiga oladi, masalan, chiziqli quvvat chiplari, kuchlanish mos yozuvlar chiplari, kalit quvvat chiplari, LCD drayver chiplari, LED drayver chiplari, kuchlanishni aniqlash chiplari, batareyani zaryadlashni boshqarish chiplari va boshqalar.
4. PCB platasi
Bosilgan elektron plata, PCB sifatida qisqartirilgan, shuningdek, bosilgan elektron karta, bosilgan elektron karta, bosilgan elektron plata sifatida ham tanilgan.
Bosib chiqarish sxemalari, bosilgan komponentlar yoki har ikkalasining kombinatsiyasi oldindan belgilangan dizaynga muvofiq izolyatsiya qiluvchi substratda hosil bo'lgan o'tkazuvchan naqsh odatda bosilgan sxema deb ataladi, izolyatsion substratdagi komponentlar orasidagi elektr aloqalarini ta'minlaydigan o'tkazuvchan naqsh esa bosilgan deb ataladi. sxema.
Segmentli mahsulot tuzilishi
Hozirgi vaqtda Xitoyda bosilgan elektron platalarning bo'linma mahsulotlari asosan olti turni o'z ichiga oladi: ko'p qatlamli platalar, moslashuvchan platalar, HDI (yuqori zichlikdagi o'zaro bog'lanish platalari), ikki tomonlama taxtalar, bitta panellar va qadoqlash substratlari.
Ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, ko'p qatlamli platalar Xitoyda segmentlangan bosilgan elektron platalar mahsulotlarining eng katta qismini tashkil qiladi, bu 45,97% ni tashkil etadi, bu boshqa mahsulotlardan ancha yuqori; Keyingi yumshoq taxta, 16,68% ni tashkil qiladi; Inson taraqqiyoti indeksi ulushi 16,59% ni tashkil qiladi. Bundan tashqari, ikki tomonlama panellar, bitta panellar va qadoqlash substratlarining nisbati mos ravishda 11,34%, 6,13% va 3,29% ni tashkil qiladi.
5.MCU
MCU chipi bitta chipli mikrokompyuter yoki mikrokontroller sifatida ham tanilgan mikrokontroller blokiga (MCU) ishora qiladi. U markaziy protsessorning chastotasi va texnik xususiyatlarini mos ravishda kamaytiradi va xotira, hisoblagich, USB, A / D konvertatsiyasi, UART, PLC, DMA va hatto LCD drayver sxemasi kabi periferik interfeyslarni chip darajasini yaratish uchun bitta chipga birlashtiradi. turli xil dastur stsenariylari uchun boshqaruvning turli kombinatsiyalarini amalga oshirishi mumkin bo'lgan kompyuter. Shuning uchun MCU chipi mikrokontroller chipidir.
MCU yetkazib beruvchilari nuqtai nazaridan, ko'plab inverter ishlab chiqaruvchilari TI ning C2000 seriyali MCU'laridan foydalanadilar. Endi, mikro inverterlarning ko'payishi bilan ba'zi ishlab chiqaruvchilar asosiy boshqaruv uchun Arm yadro 32-bit MCU'laridan foydalanishni boshladilar.
Shu sababli, MCU ning asosiy yetkazib beruvchilari orasida TI, NXP, ST, Microchip, Infineon, Renesas kabi xorijiy ishlab chiqaruvchilar, shuningdek, Zhaoyi Innovation kabi mahalliy ishlab chiqaruvchilar mavjud.
6. Sensorlar
Energiyani saqlash invertorlarida oqimni aniqlash va tegishli oqim sensorlarini tanlash kerak. Biz joriy aniqlashni bir necha diapazonlarga bo'lishimiz mumkin.
1) 5A dan 70A gacha bo'lgan doimiy yoki o'zgaruvchan toklarni aniqlang.
Chipga asoslangan Hall oqim sensorlari, masalan, CH701 oqim sensori IC, odatda 5A dan 50A gacha bo'lgan doimiy yoki o'zgaruvchan toklarni aniqlash uchun ishlatiladi. Ular sanoat, avtomobil, tijorat va aloqa tizimlarida o'zgaruvchan tok yoki shahar oqimini aniqlash uchun iqtisodiy va aniq echimdir. Kichkina qadoqlash bo'sh joy cheklangan ilovalar uchun ideal tanlovdir, shu bilan birga elektron plata maydonini qisqartirish orqali xarajatlarni tejaydi. Odatiy ilovalarga motorni boshqarish, yukni aniqlash va boshqarish, quvvat manbalarini almashtirish va haddan tashqari oqimdan himoya qilish kiradi.
2) 50A dan 200A gacha bo'lgan doimiy yoki o'zgaruvchan toklarni aniqlang.
To'g'ridan-to'g'ri kiritish turi oqim sensorlari tanlanishi mumkin
CH704 - bu yuqori tokni aniqlash ilovalari uchun maxsus ishlab chiqilgan izolyatsiyalangan integratsiyalashgan oqim sezgi chipi. CH704 0,1 m Ō o'rnatilgan birlamchi o'tkazgich rezistoriga ega bo'lib, chip isitishini samarali ravishda kamaytiradi va yuqori oqimni aniqlashni qo'llab-quvvatlaydi: ± 50A, ± 100A, ± 150A, ± 200A. U -40 dan 150 darajagacha bo'lgan to'liq harorat oralig'ida chipning yaxshi mustahkamligiga erishish uchun o'ziga xos harorat kompensatsiyasi sxemasini o'zida birlashtiradi. Chip zavoddan chiqishdan oldin sezgirlik va statik (nol oqim) chiqish kuchlanishi uchun kalibrlangan bo'lib, butun harorat oralig'ida ± 2% tipik aniqlikni ta'minlaydi.
3) 200A dan 1000A gacha bo'lgan doimiy yoki o'zgaruvchan toklarni aniqlang.
Lineer Hall va magnit halqadan foydalanish mumkin va 1500A gacha bo'lgan oqimni aniqlash uchun dasturlashtiriladigan Hall sensorlaridan foydalanish mumkin.
Misol uchun, CHI612 dasturlashtiriladigan chiziqli Hall chipi 5V yagona quvvat manbaini qo'llab-quvvatlaydi. 120 kHz tarmoqli kengligi,<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.