اجزای کلیدی سیستم ذخیره انرژی - IGBT

هزینه سیستم ذخیره انرژی عمدتاً از باتری‌ها و اینورترهای ذخیره انرژی تشکیل شده است. مجموع این دو، ۸۰٪ از هزینه سیستم ذخیره انرژی الکتروشیمیایی را تشکیل می‌دهد که ۲۰٪ آن مربوط به اینورتر ذخیره انرژی است. کریستال دوقطبی شبکه عایق IGBT ماده اولیه بالادستی اینورتر ذخیره انرژی است. عملکرد IGBT عملکرد اینورتر ذخیره انرژی را تعیین می‌کند و ۲۰٪ تا ۳۰٪ از ارزش اینورتر را تشکیل می‌دهد.

نقش اصلی IGBT در زمینه ذخیره انرژی، ترانسفورماتور، تبدیل فرکانس، تبدیل اینترولوشن و غیره است که یک وسیله ضروری در کاربردهای ذخیره انرژی است.

شکل: ماژول IGBT

مواد اولیه بالادستی متغیرهای ذخیره‌سازی انرژی شامل IGBT، ظرفیت خازنی، مقاومت، مقاومت الکتریکی، PCB و غیره است. در میان آنها، IGBT هنوز عمدتاً به واردات وابسته است. هنوز بین IGBT داخلی در سطح فناوری و سطح پیشرو در جهان فاصله وجود دارد. با این حال، با توسعه سریع صنعت ذخیره‌سازی انرژی چین، انتظار می‌رود روند بومی‌سازی IGBT نیز تسریع شود.

ارزش کاربرد ذخیره انرژی IGBT

در مقایسه با فتوولتائیک، ارزش ذخیره انرژی IGBT نسبتاً زیاد است. ذخیره انرژی از IGBT و SIC بیشتری استفاده می‌کند که شامل دو لینک است: DCDC و DCAC، که شامل دو راه حل، یعنی سیستم ذخیره انرژی یکپارچه و جداگانه ذخیره نوری است. در سیستم ذخیره انرژی مستقل، تعداد دستگاه‌های نیمه‌هادی قدرت حدود ۱.۵ برابر فتوولتائیک است. در حال حاضر، ذخیره نوری ممکن است بیش از ۶۰-۷۰٪ و یک سیستم ذخیره انرژی جداگانه ۳۰٪ را تشکیل دهد.

شکل: ماژول IGBT شرکت BYD

IGBT طیف گسترده‌ای از لایه‌های کاربردی دارد که در اینورتر ذخیره انرژی نسبت به MOSFET مزیت بیشتری دارد. در پروژه‌های واقعی، IGBT به تدریج جایگزین MOSFET به عنوان قطعه اصلی اینورترهای فتوولتائیک و تولید برق بادی شده است. توسعه سریع صنعت تولید برق با انرژی‌های نو، به نیروی محرکه جدیدی برای صنعت IGBT تبدیل خواهد شد.

IGBT دستگاه اصلی برای تبدیل و انتقال انرژی است

IGBT را می‌توان به طور کامل به عنوان ترانزیستوری در نظر گرفت که جریان دو طرفه (چند جهته) الکترونیکی را با کنترل شیر کنترل می‌کند.

IGBT یک دستگاه نیمه هادی قدرت ترکیبی با کنترل کامل ولتاژ است که از سه قطبی BJT و لوله اثر میدان شبکه عایق تشکیل شده است. مزایای آن دو جنبه افت فشار است.

شکل: نمودار شماتیک ساختار ماژول IGBT

عملکرد سوئیچ IGBT این است که با اضافه کردن ولتاژ مثبت به گیت، یک کانال تشکیل می‌دهد تا جریان بیس ترانزیستور PNP را برای راه‌اندازی IGBT فراهم کند. برعکس، ولتاژ معکوس درب را اضافه کنید تا کانال حذف شود، جریان بیس معکوس از آن عبور کند و IGBT را خاموش کند. روش راه‌اندازی IGBT اساساً مشابه MOSFET است. فقط باید قطب ورودی N MOSFET تک کاناله را کنترل کند، بنابراین دارای ویژگی‌های امپدانس ورودی بالایی است.

IGBT دستگاه اصلی تبدیل و انتقال انرژی است. معمولاً به عنوان "CPU" دستگاه‌های الکترونیکی الکتریکی شناخته می‌شود. به عنوان یک صنعت نوظهور استراتژیک ملی، به طور گسترده در تجهیزات انرژی جدید و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است.

IGBT مزایای زیادی از جمله امپدانس ورودی بالا، توان کنترلی کم، مدار راه اندازی ساده، سرعت سوئیچینگ سریع، جریان حالت بالا، فشار انحرافی کاهش یافته و تلفات کم دارد. بنابراین، در محیط بازار فعلی از مزایای مطلق برخوردار است.

بنابراین، IGBT به جریان اصلی بازار فعلی نیمه‌هادی‌های قدرت تبدیل شده است و به طور گسترده در بسیاری از زمینه‌ها مانند تولید برق با انرژی نو، وسایل نقلیه الکتریکی و شمع‌های شارژ، کشتی‌های الکتریکی، انتقال DC، ذخیره‌سازی انرژی، کنترل برق صنعتی و صرفه‌جویی در انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شکل:اینفینئونماژول IGBT

طبقه بندی IGBT

با توجه به ساختار متفاوت محصول، IGBT سه نوع دارد: تک لوله، ماژول IGBT و ماژول قدرت هوشمند IPM.

(شاردهنده‌ها) و سایر زمینه‌ها (عمدتاً چنین محصولات ماژولاری که در بازار فعلی فروخته می‌شوند). ماژول برق هوشمند IPM عمدتاً در زمینه لوازم خانگی سفید مانند تهویه مطبوع اینورتر و ماشین‌های لباسشویی با تبدیل فرکانس به طور گسترده استفاده می‌شود.

بسته به ولتاژ سناریوی کاربرد، IGBT انواعی مانند ولتاژ بسیار پایین، ولتاژ پایین، ولتاژ متوسط ​​و ولتاژ بالا دارد.

در میان آنها، IGBT مورد استفاده در وسایل نقلیه انرژی نو، کنترل صنعتی و لوازم خانگی عمدتاً ولتاژ متوسط ​​​​است، در حالی که حمل و نقل ریلی، تولید برق انرژی نو و شبکه‌های هوشمند نیاز به ولتاژ بالاتری دارند و عمدتاً از IGBT ولتاژ بالا استفاده می‌کنند.

IGBT بیشتر به شکل ماژول ظاهر می‌شود. داده‌های IHS نشان می‌دهد که نسبت ماژول‌ها و تک لوله 3:1 است. این ماژول یک محصول نیمه‌هادی ماژولار است که توسط تراشه IGBT و FWD (تراشه دیود پیوسته) از طریق یک پل مدار سفارشی و از طریق قاب‌های پلاستیکی، زیرلایه‌ها و زیرلایه‌ها و غیره ساخته شده است.

Mوضعیت بازار:

شرکت‌های چینی به سرعت در حال رشد هستند و در حال حاضر به واردات وابسته‌اند.

در سال 2022، صنعت IGBT کشور من 41 میلیون خروجی، با تقاضای حدود 156 میلیون و نرخ خودکفایی 26.3٪ داشت. در حال حاضر، بازار داخلی IGBT عمدتاً توسط تولیدکنندگان خارجی مانند Yingfei Ling، Mitsubishi Motor و Fuji Electric اشغال شده است که بیشترین سهم آن متعلق به Yingfei Ling با 15.9٪ است.

بازار ماژول IGBT در CR3 به 56.91٪ رسید و سهم کل تولیدکنندگان داخلی Star Director و CRRC از 5.01٪ به 5.01٪ رسید. سهم بازار سه تولیدکننده برتر از دستگاه تقسیم IGBT جهانی به 53.24٪ رسید. تولیدکنندگان داخلی با سهم بازار 3.5٪ وارد ده سهم برتر بازار دستگاه IGBT جهانی شدند.

IGBT بیشتر به شکل ماژول ظاهر می‌شود. داده‌های IHS نشان می‌دهد که نسبت ماژول‌ها و تک لوله 3:1 است. این ماژول یک محصول نیمه‌هادی ماژولار است که توسط تراشه IGBT و FWD (تراشه دیود پیوسته) از طریق یک پل مدار سفارشی و از طریق قاب‌های پلاستیکی، زیرلایه‌ها و زیرلایه‌ها و غیره ساخته شده است.

Mوضعیت بازار:

شرکت‌های چینی به سرعت در حال رشد هستند و در حال حاضر به واردات وابسته‌اند.

در سال 2022، صنعت IGBT کشور من 41 میلیون خروجی، با تقاضای حدود 156 میلیون و نرخ خودکفایی 26.3٪ داشت. در حال حاضر، بازار داخلی IGBT عمدتاً توسط تولیدکنندگان خارجی مانند Yingfei Ling، Mitsubishi Motor و Fuji Electric اشغال شده است که بیشترین سهم آن متعلق به Yingfei Ling با 15.9٪ است.

بازار ماژول IGBT در CR3 به 56.91٪ رسید و سهم کل تولیدکنندگان داخلی Star Director و CRRC از 5.01٪ به 5.01٪ رسید. سهم بازار سه تولیدکننده برتر از دستگاه تقسیم IGBT جهانی به 53.24٪ رسید. تولیدکنندگان داخلی با سهم بازار 3.5٪ وارد ده سهم برتر بازار دستگاه IGBT جهانی شدند.