Chip inversor: la clave de la conversión moderna de energía
¿Qué es un chip inversor?
Según la norma de clasificación WSTS, los chips semiconductores pueden dividirse principalmente en cuatro categorías: circuitos integrados, dispositivos discretos, sensores y dispositivos optoelectrónicos. Entre ellos, los circuitos integrados pueden subdividirse en memorias, chips analógicos, chips lógicos y microprocesadores. Los chips analógicos pueden subdividirse en dispositivos de potencia, amplificadores, filtros, circuitos de realimentación, circuitos de fuentes de referencia, circuitos de condensadores conmutados y otros productos.
Los chips de los inversores fotovoltaicos incluyen principalmente dispositivos de potencia y chips de circuitos integrados (CI).
Los dispositivos de potencia incluyen principalmente dispositivos semiconductores de conmutación IGBT y MOSFET, que se utilizan para la conversión de potencia. El IGBT tiene mayor potencia y se utiliza principalmente en inversores de potencia media y alta. El MOSFET tiene poca potencia y se utiliza principalmente en inversores de potencia pequeña y media. Los chips IC incluyen microprocesadores, como MCU (microordenador de chip único), DSP (procesamiento digital de señales), ARM, CPLD (dispositivo lógico programable de alta velocidad), etc.
Los chips funcionales, como la conversión digital-analógica, el optoacoplador, el amplificador operacional, el circuito de puerta lógica, el reloj, la memoria y otros chips de circuitos integrados, se utilizan para circuitos de comunicación, circuitos de detección, circuitos de accionamiento, fuentes de alimentación auxiliares, etc., con funciones de control de algoritmos, procesamiento de tareas, almacenamiento de datos, etc., gestión de energía, controlador de dispositivos, conversión de energía y control.
Los chips para inversores suponen alrededor de 20% del coste de los inversores domésticos y pequeños, de los cuales los dispositivos de potencia suponen entre 10 y 12% y los chips IC de circuitos integrados entre 8 y 10%.
¿Por qué es tan importante el chip inversor?
El chip inversor es el componente central del inversor de almacenamiento de energía. Se compone principalmente de dispositivos semiconductores de potencia, circuitos de accionamiento, circuitos de control, etc. La cadena industrial del chip inversor incluye el diseño, la fabricación, el embalaje, las pruebas y las ventas. Entre ellos, el diseño del chip inversor ocupa la máxima prioridad, y la fuerza central del chip también se centra en el diseño del chip. La dirección de desarrollo de los chips de inversor es más rápida, más potente y más eficiente.
Los materiales de los dispositivos de potencia están evolucionando rápidamente y están pasando de los dispositivos de potencia tradicionales basados en el silicio a los dispositivos de potencia basados en materiales de banda prohibida ancha (SiC, GaN). El carburo de silicio es actualmente el material semiconductor de tercera generación más maduro. Se puede comparar así: los materiales basados en el silicio son como las células de silicio policristalino, y los materiales de carburo de silicio son como las células de silicio monocristalino.
El IGBT es como un componente. Los dispositivos de potencia que utilizan carburo de silicio tienen las ventajas de una alta resistencia a la temperatura, una alta resistencia a la tensión, una rápida velocidad de conmutación y una alta eficiencia. Un buen chip inversor puede reducir significativamente el consumo de energía del producto, mejorar la eficiencia de conversión de energía y reducir el tamaño del producto.
¿Qué funciones tiene el chip inversor?
1. Generación de PWM: El chip de control puede generar señales de modulación por ancho de pulsos (PWM), que se utilizan para controlar los dispositivos de conmutación de inversor de c.c. a c.a..
2. Control de corriente y tensión: El chip de control puede supervisar y controlar la corriente y la tensión de salida del inversor para garantizar que la corriente y la tensión de salida cumplan los requisitos y mantener el funcionamiento estable del inversor.
3. 3. Funciones de protección: Los chips de control suelen tener una variedad de funciones de protección, como protección contra sobrecorriente, protección contra sobretensión, protección contra sobretemperatura, etc., para proteger el inversor y otros equipos de daños.
4. 4. Interfaz de comunicación: Algunos chips de control también tienen interfaces de comunicación, como UART, SPI, etc., que pueden comunicarse con otros componentes del sistema para lograr la transmisión de datos y la monitorización remota.
¿Cómo elegir un chip inversor adecuado?
Existen muchos tipos de chips inversores, por lo que hay que prestar especial atención a la hora de seleccionar el modelo y la capacidad. Especialmente en los sistemas de generación de energía solar, la eficiencia del chip inversor es un factor importante para determinar la capacidad de la célula solar y la batería.
① A la hora de seleccionar un chip inversor, debe considerar en primer lugar que tenga suficiente capacidad nominal para satisfacer los requisitos de potencia eléctrica del equipo bajo cargas mayores. En el caso de los chips inversores que utilizan un único dispositivo como carga, la selección de la capacidad nominal es relativamente sencilla.
② Cuando el equipo eléctrico es una carga puramente resistiva o el factor de potencia es superior a 0,9, la capacidad nominal del chip inversor debe seleccionarse entre 1,1 y 1,15 veces la capacidad del equipo eléctrico. Al mismo tiempo, el chip inversor también debe tener la capacidad de soportar impactos de carga capacitiva e inductiva.
③ Para cargas inductivas generales, como motores, frigoríficos, aires acondicionados, lavadoras, bombas de agua de gran potencia, etc., al arrancar, la potencia instantánea puede ser de 5 a 6 veces su potencia nominal. En ese momento, el chip inversor soportará una gran sobretensión momentánea.
Para este tipo de sistema, la capacidad nominal del chip inversor debe dejar un margen suficiente para garantizar que la carga pueda arrancar de forma fiable. Un chip inversor de alto rendimiento puede arrancar a plena carga varias veces sin dañar el dispositivo de potencia. Por su propia seguridad, los chips inversores pequeños a veces necesitan utilizar un arranque suave o un arranque con limitación de corriente.
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