為320KW光伏逆變器提供BASiC基本股份(BASiC Semiconductor)全國(guó)產(chǎn)SiC碳化硅功率器件(MOSFET+SBD+隔離器驅(qū)動(dòng)+隔離供電)的飛跨電容三電平BOOST MPPT方案

　　在1500V大組串光伏逆變器中，飛跨電容三電平BOOST電路通過(guò)降低器件應(yīng)力、優(yōu)化開(kāi)關(guān)損耗、提升波形質(zhì)量和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，顯著增強(qiáng)了MPPT效率和系統(tǒng)可靠性，是高壓、高功率密度光伏系統(tǒng)的理想選擇。盡管存在控制復(fù)雜性和電容設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，但其綜合優(yōu)勢(shì)在高電壓場(chǎng)景下仍具有不可替代性。國(guó)產(chǎn)SiC碳化硅功率器件(如BASiC基本股份)已經(jīng)逐步成熟，全面取代老舊IGBT模塊的解決方案。

　　1. 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：采用飛跨電容三電平BOOST電路，降低開(kāi)關(guān)器件電壓應(yīng)力，提升效率。

　　主開(kāi)關(guān)管：SiC MOSFET B3M013C120Z(2個(gè)，分別作為高、低邊開(kāi)關(guān))。

　　續(xù)流二極管：SiC二極管 B3D80120H2(零反向恢復(fù)損耗，適用于高頻續(xù)流)。

　　飛跨電容：選用低ESR薄膜電容(如100μF/630V，平衡中點(diǎn)電壓)。

　　Boost電感：定制鐵硅鋁磁芯電感(電感值約200μH，電流紋波<10%)。

　　輸出電容：電解電容+薄膜電容組合(總?cè)葜怠?mF，抑制母線電壓紋波)。

　　2. 關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算

　　輸入/輸出電壓：

　　光伏陣列MPPT范圍：250-800VDC(假設(shè)單串最大功率點(diǎn)電壓)。

　　母線輸出電壓：1500VDC(滿足三電平逆變需求)。

　　開(kāi)關(guān)頻率：50kHz(權(quán)衡效率與EMI)。

　　電感設(shè)計(jì)：

　　L=ΔI?fswVin?D=0.1?400A?50kHz800V?0.5≈200μH

　　功率器件選型驗(yàn)證：

　　MOSFET電流應(yīng)力：Irms=400A×D=283A(需并聯(lián)2個(gè)B3M013C120Z，單管176A@25°C)。

　　二極管電流應(yīng)力：Iavg=400A×(1?D)=200A(需并聯(lián)2個(gè)B3D80120H2，單管108A@135°C)。

　　3. 驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路

　　隔離驅(qū)動(dòng)IC：BTD5350MCWR(SOW-8封裝，5000Vrms隔離)。

　　高邊驅(qū)動(dòng)配置：隔離電源供電(如BTP1521P +變壓器)。

　　米勒鉗位功能：連接CLAMP引腳至MOSFET源極，抑制誤導(dǎo)通。

　　保護(hù)功能：

　　過(guò)流保護(hù)：霍爾傳感器檢測(cè)電感電流，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)IC關(guān)斷。

　　飛跨電容電壓平衡：采用電壓采樣+PI控制，動(dòng)態(tài)調(diào)整占空比。

　　4. 控制策略

　　MPPT算法：增量電導(dǎo)法(動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，適應(yīng)光照變化)。

　　三電平PWM生成：

　　載波移相調(diào)制(PS-PWM)，降低諧波。

　　飛跨電容電壓閉環(huán)控制，確保中點(diǎn)電壓穩(wěn)定在750V。

　　軟啟動(dòng)：逐步提升占空比，避免浪涌電流。

　　5. 熱管理與EMI設(shè)計(jì)

　　散熱設(shè)計(jì)：

　　MOSFET功率損耗：Ploss=Irms2?RDS(on)+Esw?fsw≈1.2kW(需液冷散熱，結(jié)溫≤150°C)。

　　二極管損耗：Pdiode=VF?Iavg≈2.5kW(強(qiáng)制風(fēng)冷+銅基板)。

　　EMI優(yōu)化：

　　PCB布局：高低壓分區(qū)，減少環(huán)路面積。

　　輸入/輸出端加裝共模電感和X2Y電容。

　　6. 方案優(yōu)勢(shì)

　　高效率：SiC器件+高頻三電平拓?fù)?，整機(jī)效率≥98.5%。

　　高功率密度：緊湊設(shè)計(jì)，功率密度>1kW/kg。

　　高可靠性：隔離驅(qū)動(dòng)+飛跨電容電壓平衡，確保長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

　　7. 驗(yàn)證與測(cè)試

　　仿真驗(yàn)證：PLECS仿真開(kāi)關(guān)波形、損耗及熱分布。

　　樣機(jī)測(cè)試：

　　滿載320KW效率測(cè)試(需滿足98%以上)。

　　飛跨電容電壓波動(dòng)<5%(動(dòng)態(tài)負(fù)載階躍測(cè)試)。

　　EMI測(cè)試符合CISPR 11 Class A標(biāo)準(zhǔn)。

　　內(nèi)容來(lái)源：320KW光伏逆變器全國(guó)產(chǎn)碳化硅飛跨電容三電平MPPT方案