在可再生能源技術及產品展會“PVJapan2014”(東京有明國際會展中心,2014年7月30日~8月1日)上,各公司紛紛展示了采用碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等新一代功率半導體的光伏發電用逆變器(電源調整器)。其中,三菱電機展示了剛剛宣布將于2015年1月上市的產品。該公司表示,“據本公司調查,這將是全球首款采用SiC的光伏逆變器產品”。
三菱電機展示的是功率半導體元件全部基于SiC的“全SiC-IPM(Intelligent Power Module,智能功率模塊)”電源調整器產品(參閱本站報道)。支持4.4kW的輸出功率,將直流電力轉換成交流電力的轉換效率為98.0%。
三菱電機以前曾推出過采用“分段控制型逆變器”技術而實現了97.5%的轉換效率的電源調整器產品。“分段控制型逆變器”是該公司自主開發的組合使用三個逆變器的技術,但由于使用多個逆變器,因此系統有些復雜。但另一方面,“采用一個逆變器的話轉換效率又只有96%”(三菱電機)。
三菱電機的配備全SiC-IPM的電源調整器產品。 三菱電機在電源調整器上采用的全SiC-IPM而此次的全SiC-IPM只使用一個逆變器,通過簡單的結構就實現了98.0%的轉換效率。新產品的建議零售價為44萬日元。三菱電機表示,該公司預定2014年11月開始銷售的轉換效率為96%的電源調整器中,支持4.0kW輸出的產品的建議零售價為34萬日元,這樣來看,“配備全SiC-IPM的產品的價格并不算太高”。
歐姆龍也展出了功率模塊采用全SiC的電源調整器的開發品。展品支持5.5kW輸出,據說還能以相同的尺寸實現支持9.9kW輸出的產品。將直流電力轉換成交流電力的轉換效率為97.5%。歐姆龍未公布產品的上市時間,只表示“考慮在不久的將來上市”。
三菱電機的全SiC-IPM電源調整器產品的輸出功率與轉換效率的關系 歐姆龍參考展出輸出功率為5.5kW的“全SiC”。除太陽能電池外還設想了其他一些用途。
安川電機參考展示了功率模塊采用GaN而非SiC的電源調整器。支持200V電壓、4.5kW輸出(單相),轉換效率為98%。
安川電機參考展出的GaN模塊(前方)及配備該模塊的4.5kW電源調整器。 安川電機配備GaN模塊的電源調整器的LOGO。
安川電機2012年10月就發布了開發品,當時表示計劃在2年內推出產品,而此次則宣布“2015年以后實現產品化”,否定了會在2014年內上市。
據安川電機介紹,采用GaN而非SiC是因為,“GaN功率半導體的響應速度高達SiC的9倍。我們開發的工業用電源調整器還經常用于馬達控制,必須具備高速響應性,因此致力于GaN的開發”。