Стоимость системы накопления энергии в основном складывается из стоимости аккумуляторных батарей и инверторов. Суммарная стоимость этих двух компонентов составляет 80% стоимости электрохимической системы накопления энергии, из которых 20% приходится на инвертор. Биполярный кристалл IGBT с изолирующей решёткой является исходным материалом для инвертора. Производительность IGBT определяет производительность инвертора, составляя 20–30% от его стоимости.
Основная роль IGBT в области накопления энергии — трансформатор, преобразователь частоты, межвитковый преобразователь и т. д., что делает его незаменимым устройством в системах накопления энергии.
Рисунок: модуль IGBT
К исходным материалам для производства накопителей энергии относятся IGBT, ёмкость, сопротивление, электрическое сопротивление, печатные платы и т.д. IGBT по-прежнему в основном импортируется. Разрыв между отечественными IGBT и передовыми мировыми технологиями по-прежнему сохраняется. Однако, учитывая быстрое развитие китайской индустрии накопления энергии, ожидается ускорение процесса внедрения IGBT в отечественное производство.
Значение применения IGBT-накопителей энергии
По сравнению с фотоэлектрическими системами, ценность IGBT-накопителей относительно высока. В системах накопления энергии используется больше IGBT и SIC, включая два звена: DCDC и DCAC, включая два решения: интегрированную оптическую систему накопления энергии и отдельную систему накопления энергии. В независимой системе накопления энергии количество силовых полупроводниковых приборов примерно в 1,5 раза превышает количество фотоэлектрических систем. В настоящее время доля оптической системы накопления энергии может превышать 60–70%, а доля отдельной системы накопления энергии — 30%.
Рисунок: модуль IGBT BYD
IGBT имеет широкий спектр применения, что обеспечивает ему преимущество перед MOSFET в инверторах для накопления энергии. В реальных проектах IGBT постепенно вытесняют MOSFET в качестве основного устройства в фотоэлектрических инверторах и ветроэнергетике. Стремительное развитие новой отрасли генерации энергии станет новой движущей силой для IGBT-индустрии.
IGBT — это основное устройство для преобразования и передачи энергии.
IGBT можно полностью рассматривать как транзистор, который управляет электронным двусторонним (многонаправленным) потоком с помощью управления клапаном.
IGBT — это композитный силовой полупроводниковый прибор с полным управлением напряжением, состоящий из биполярного транзистора (BJT) и полевой лампы с изолирующей сеткой. Преимущества двух аспектов падения давления.
Рисунок: Принципиальная схема структуры модуля IGBT
Функция IGBT-транзистора заключается в формировании канала путём добавления положительного напряжения к напряжению затвора для обеспечения тока базы PNP-транзистора, управляющего IGBT. И наоборот, добавление обратного напряжения затвора устраняет канал, протекая через обратный ток базы, и запирает IGBT. Принцип управления IGBT-транзистором в целом аналогичен принципу управления MOSFET. Для управления требуется только входной полюс N одноканального MOSFET-транзистора, поэтому он обладает высоким входным импедансом.
БТИЗ (биполярный транзистор с изолированным затвором) – ключевое устройство преобразования и передачи энергии. В электроэлектронных устройствах он широко известен как «процессор». Будучи стратегически важной развивающейся отраслью национальной промышленности, он широко используется в новом энергетическом оборудовании и других областях.
IGBT обладает множеством преимуществ, включая высокое входное сопротивление, низкое энергопотребление, простую схему управления, высокую скорость переключения, большой ток в состоянии покоя, пониженное давление переключения и малые потери. Поэтому он обладает безусловными преимуществами в современных рыночных условиях.
Таким образом, IGBT стали наиболее востребованными на современном рынке силовых полупроводников. Они широко используются во многих областях, таких как новые источники энергии, электромобили и зарядные станции, электрифицированные суда, передача постоянного тока, накопление энергии, управление промышленными электроприборами и энергосбережение.
Фигура:ИнфинеонМодуль IGBT
Классификация IGBT
В зависимости от структуры продукта IGBT бывает трех типов: однотрубный, модуль IGBT и интеллектуальный силовой модуль IPM.
(Зарядные устройства) и другие области (в основном, именно такие модульные продукты продаются на современном рынке). Интеллектуальный силовой модуль IPM широко используется в основном в бытовой технике, такой как инверторные кондиционеры и стиральные машины с преобразователем частоты.
В зависимости от напряжения применения IGBT бывают следующих типов: сверхнизковольтные, низковольтные, средневольтные и высоковольтные.
Среди них IGBT, используемые в новых транспортных средствах на энергии, промышленном управлении и бытовой технике, в основном имеют среднее напряжение, в то время как железнодорожный транспорт, новая генерация энергии и интеллектуальные сети предъявляют более высокие требования к напряжению, и в них в основном используются высоковольтные IGBT.
IGBT чаще всего выпускаются в виде модулей. Данные IHS показывают, что соотношение модулей и отдельных трубок составляет 3:1. Модуль представляет собой модульное полупроводниковое изделие, состоящее из кристалла IGBT и кристалла FWD (непрерывного диода) с использованием специализированного схемного моста, а также пластиковых рамок, подложек и т.д.
Mрыночная ситуация:
Китайские компании быстро растут, и в настоящее время они зависят от импорта.
В 2022 году объём производства IGBT в стране составил 41 млн единиц, спрос составил около 156 млн единиц, а уровень самообеспеченности – 26,3%. В настоящее время внутренний рынок IGBT в основном представлен зарубежными производителями, такими как Yingfei Ling, Mitsubishi Motor и Fuji Electric, причём наибольшую долю (15,9%) занимает Yingfei Ling.
Доля рынка IGBT-модулей CR3 достигла 56,91%, а общая доля отечественных производителей Star Director и CRRC составила 5,01%. Доля трёх крупнейших производителей на мировом рынке IGBT-модулей достигла 53,24%. Доля отечественных производителей на мировом рынке IGBT-модулей составила 3,5%.
IGBT чаще всего выпускаются в виде модулей. Данные IHS показывают, что соотношение модулей и отдельных трубок составляет 3:1. Модуль представляет собой модульное полупроводниковое изделие, состоящее из кристалла IGBT и кристалла FWD (непрерывного диода) с использованием специализированного схемного моста, а также пластиковых рамок, подложек и т.д.
Mрыночная ситуация:
Китайские компании быстро растут, и в настоящее время они зависят от импорта.
В 2022 году объём производства IGBT в стране составил 41 млн единиц, спрос составил около 156 млн единиц, а уровень самообеспеченности – 26,3%. В настоящее время внутренний рынок IGBT в основном представлен зарубежными производителями, такими как Yingfei Ling, Mitsubishi Motor и Fuji Electric, причём наибольшую долю (15,9%) занимает Yingfei Ling.
Доля рынка IGBT-модулей CR3 достигла 56,91%, а общая доля отечественных производителей Star Director и CRRC составила 5,01%. Доля трёх крупнейших производителей на мировом рынке IGBT-модулей достигла 53,24%. Доля отечественных производителей на мировом рынке IGBT-модулей составила 3,5%.
Время публикации: 08 июля 2023 г.
