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光伏技術(shù)作為一種可再生能源利用技術(shù)，已經(jīng)成為世界各國重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域之一。而碳化硅作為一種先進(jìn)材料，具有高熱導(dǎo)率、高耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸在光伏領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。光伏電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，而碳化硅作為光伏電池的基底材料，具有熱導(dǎo)率高、耐高溫等特性，能夠有效地提高光伏電池的散熱性能，減少光伏電池工作溫度的上升從而提高光伏電池的效率和壽命。

光伏逆變器往大功率方向發(fā)展，碳化硅是提升效能的不二之選，那么碳化硅在光儲(chǔ)逆變器中如何應(yīng)用，并逐步替代發(fā)展？所以，隨著光伏組件功率的增大，電路需求的電流值也越來越大，掌握了結(jié)溫計(jì)算方法，可以更好地幫助完成功率器件的熱設(shè)計(jì)。

逆變器是光伏發(fā)電的重要組成部分，早在光伏產(chǎn)業(yè)初期，也就是逆變器開發(fā)初期，SiC SBD就已經(jīng)開始在逆變器上使用，現(xiàn)如今不光是SiC SBD器件，隨著價(jià)格日益降低，SiC MOSFET 也開始逐漸被逆變器廠家所接受。所以，本章節(jié)我主要跟大家分享的是SiC 器件的VF的計(jì)算，以及在逆變器上的應(yīng)用損耗評估。

一、VF計(jì)算方法

SBD的VF值可視作兩部分，分別是肖特基結(jié)壓降（勢壘壓降）VT和導(dǎo)通電阻壓降Vr，其中VT大小與通過的電流無關(guān)，表現(xiàn)為負(fù)溫度系數(shù)，與器件材料本身有關(guān)，Vrt與器件流過的電流IF成正比，與導(dǎo)通阻抗Rt成正比，Rt隨著溫度增大而增大，表現(xiàn)為正溫度系數(shù)，

VFT=VT+Vrt;

Vrt=If*RT

VT=A+（-B*Tj）

RT=C+Tj*D

A,B,C,D為常數(shù)，不同廠家相關(guān)計(jì)算常數(shù)有所不同，以C公司1200V20A芯片為例，VFT參數(shù)計(jì)算如下圖所示，Cxx20120H計(jì)算公式。

二、二極管損耗Eloss計(jì)算方法

SBD沒有反向恢復(fù)損耗，所以功率損耗有三部分：

1、導(dǎo)通壓降VF帶來的導(dǎo)通損耗Evf，

2、開關(guān)損耗Es，所以開關(guān)損耗主要為電容C的充放電發(fā)生的損耗。

3、漏電損耗，由于漏電量很小，一般可以忽略不計(jì)

所以計(jì)算公式如下：

Eloss=Evf+Es

Evf=IF*VF

Es=Ec*f

Ec 為單次充放電的損耗，一般規(guī)格書中會(huì)給出相關(guān)曲線，如圖3，由于C值與電壓VR成正比，所以電壓越大，Ec的損耗越大。其中f為開關(guān)頻率。

結(jié)溫計(jì)算如下圖所示，Tj=Eloss*Rjc+Tc

三、模擬計(jì)算Tj：

可以進(jìn)行先預(yù)估，后驗(yàn)算的方法來評估Tj，為了模擬計(jì)算二極管在拓?fù)渲械墓ぷ鲹p耗，我們以常規(guī)光伏應(yīng)用搭建一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，目前市面上的逆變器最大輸入電壓兼容到1100V，PV輸入200-950V，輸入MPPT電壓升壓后的平臺(tái)設(shè)定在630V，當(dāng)PV電壓輸入小于630V時(shí)，Boost會(huì)開始工作，將電壓抬高到630V,當(dāng)PV輸入大于等于630V時(shí)，二極管直通，輸入等于輸出母線，PV輸入電壓與母線電壓關(guān)系如下圖所示。

以常用185組件電流13A，2路/MPPT，IF=26A，取PV輸入480V，Boost平臺(tái)電壓630V，此時(shí)電源功率最大，Boost工作占空比為D=0.238。開關(guān)頻率設(shè)定16kHz，殼溫取終端評估上限110℃。根據(jù)上圖讀取Ec約為10uJ，整理參數(shù)如下表：

封裝TO247，Tjc先預(yù)估一下大概30℃，Tj1則為140℃.

代入圖2公式得: VF1=2.358V

靜態(tài)損耗Evf1=IF*Vf*（1-D）=46.72W

開關(guān)損耗Es1=f*Ec=0.16w

總功耗Eloss1=46.88W

結(jié)溫Tj2=Eloss1*Rjc+Tc=138.6℃，一般這個(gè)數(shù)據(jù)就比較接近了，也可以再通過該Tj數(shù)據(jù)再返回驗(yàn)證，用Tj2回代公式驗(yàn)算Tj3，可得Tj3=138.5℃

會(huì)發(fā)現(xiàn)Tj3與Tj2非常接近，我們可以將Tj3作為最終驗(yàn)算結(jié)果?？赏ㄟ^Tj3代入公式，算得其他參數(shù)。如表格計(jì)算值。

如上述計(jì)算結(jié)果，當(dāng)頻率不是很高時(shí)，開關(guān)損耗Es值很小，也可以忽略不計(jì)。

總結(jié)一下

隨著光伏組件功率的增大，電路需求的電流值也越來越大，掌握了結(jié)溫計(jì)算方法，可以更好地幫助完成功率器件的熱設(shè)計(jì)。希望本文中的結(jié)溫計(jì)算方法可以給你設(shè)計(jì)帶來幫助。

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審核編輯 黃宇