超结MOS/IGBT在储能变流器(PCS)上的应用-REASUNOS瑞森半导体

一、储能交流器(PCS)

储能变流器(PCS)的定义

储能变流器,又称双向储能逆变器,英文名PCS(Power Conversion System),是储能系统与电网中间实现电能双向流动的核心部件,用作控制电池的充电和放电过程,进行交直流的变换。

储能变流器(PCS)工作原理

储能变流器的工作原理是交流、直流侧可控的四象限运行的变流装置,实现对电能的交直流双向转换。该原理就是通过微网监控指令进行恒功率或恒流控制,给电池充电或放电,同时平滑风电、太阳能等波动性电源的输出。

储能变流器(PCS)的分类

工作模式分为并网模式、离网模式和混合模式。

按照应用场景的不同,分为储能电站(功率大于10MW)、集中式或组串式(功率大于250KW)、工商业(功率小于250KW)及户用(功率小于10KW)四大类,主要区别是功率大小。

二、MOS管应用线路&推荐产品选型

储能变流器(PCS)可控制蓄电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。储能变流器(PCS) 由 DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。

针对双向DC-DC高压侧与BUCK-BOOST线路,推荐使用瑞森半导体超结MOS系列

### MOS技术原理 MOS是一种先进的功率半导体器件,采用了多层外延工艺技术制造。这种构显著优化了传统MOSFET的性能参数,在保持较低导通电阻的同时减少了寄生电容的影响[^3]。具体来说,MOS的核心在于其独特的PN交替排列设计,这使得器件能够在较高的击穿电压下维持更低的导通电阻。 #### 技术优势 - **低导通电阻**:由于特殊的PN构设计,MOS能够实现比常规MOSFET更低的导通电阻,从而减少传导过程中的能量损失。 - **高频工作能力**:得益于较小的寄生电容(尤其是输出电容和米勒电容),MOS适合应用于高频场景中,能有效降低开关损耗并提升整体效率。 - **热管理优异**:相比其他类型的功率器件,MOS具有更好的散热表现,因此可以在更高温度环境下稳定运行。 ### 应用领域 MOS广泛用于各种电力电子设备之中,尤其是在需要高效转换与快速响应的应用场合表现出色。例如: 1. **微型逆变器** 微型逆变器是分布式光伏发电系统的重要组成部分之一。在此类应用中,半导体制造的MOS因其卓越的EMI特性而备受青睐,有助于简化电磁兼容性测试流程,并提高系统的可靠性和安全性。 2. **开关电源(Switching Power Supply, SMPS)** 在现代SMPS设计里,工程师们倾向于选用MOS作为核心元件来构建高效的DC-DC变换器或者AC-DC适配器解决方案。这些产品不仅体积小巧而且具备出色的动态负载调整能力和瞬态恢复速度[^2]。 3. **电机驱动控制器(Motor Drive Controller)** 对于无刷直流电动机(BLDC Motor)以及其他复杂运动控制系统而言,利用高性能的MOS可以精确控制转矩波形形状进而改善整机性能指标如噪声水平、振动幅度以及能耗情况等方面均有所改进。 ```python # 示例代码展示如何计算理想条件下的功耗 def calculate_power_loss(rds_on, current): return rds_on * (current ** 2) rds_on = 0.015 # 单位欧姆 current = 10 # 安培 power_loss = calculate_power_loss(rds_on, current) print(f"Ideal power loss is {power_loss}W") ```
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