
碳化硅在“新基建“领域的应用:
一. 5G基建–通信电源。
二. 新能源汽车–充电桩电源模块,车载充电机(OBC)和DC/DC转换器。 三. 大数据中心,工业互联网-服务器电源。
四. 特高压–应用柔性输电直流断电器和工业电源。
五. 城际高铁和城际轨道交通–牵引变流器,电力电子变压器,辅助变流器,辅助电源。

图1 太阳能光伏市场:全球主要国家和全球平均成本($/KW) 2010-2018年
为了保持竞争力,光伏和电力系统制造商不断寻求新技术。功率转换效率和逆变器重量/尺寸和材料成本都是设计需要考虑的因素。太阳能转换器的功率和电平根据应用而变化。 住宅用电一般在10kW以下,商用用电一般在10kW到70kW之间。公用事业规模的发电厂功率在70千瓦以上。目前大多数系统仍然使用1000V的最大母线电压,但最近发展起来的大型太阳能电厂已经开始将PV电压从1000V提高到1500V。较高的电压可以降低半导体和铜损耗,进一步提高电力系统效率。对于1500V母线电压,3电平升压和逆变拓扑是使用1200V开关器件成为唯一有效解决方案。
SiC SBD在光伏升压变换器设计中已得到了广泛的应用,SiC MOSFETs在许多高性能逆变器的开发中也开始得到应用。下面是两个用于PV逆变器设计的拓扑例子。

图2 使用TO-247 SiC MOSFET的逆变器解决方案

图3 使用TO-247 SiC MOSFET和SiC Module的150kW逆变器器解决方案
开发了一个20kW交错升压变换器来演示SiC SBD和MOSFET的性能。转换器采用4个80mOhm 1200V MOSFTEs和4个10A 1200V 二极管。在65kHz时,输入600V,输出800V,效率达到99.4%。MOSFET由SiC MOSFET专用驱动芯片驱动。下面的波形显示了干净的Vds上升和下降边缘。


