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光伏技術作為一種可再生能源利用技術，已經成為世界各國重點發展的領域之一。而碳化硅作為一種先進材料，具有高熱導率、高耐高溫等優點，正逐漸在光伏領域得到廣泛應用。光伏電池是將太陽能轉化為電能的裝置，而碳化硅作為光伏電池的基底材料，具有熱導率高、耐高溫等特性，能夠有效地提高光伏電池的散熱性能，減少光伏電池工作溫度的上升從而提高光伏電池的效率和壽命。

光伏逆變器往大功率方向發展，碳化硅是提升效能的不二之選，那么碳化硅在光儲逆變器中如何應用，并逐步替代發展？所以，隨著光伏組件功率的增大，電路需求的電流值也越來越大，掌握了結溫計算方法，可以更好地幫助完成功率器件的熱設計。

逆變器是光伏發電的重要組成部分，早在光伏產業初期，也就是逆變器開發初期，SiC SBD就已經開始在逆變器上使用，現如今不光是SiC SBD器件，隨著價格日益降低，SiC MOSFET 也開始逐漸被逆變器廠家所接受。所以，本章節我主要跟大家分享的是SiC 器件的VF的計算，以及在逆變器上的應用損耗評估。

一、VF計算方法

SBD的VF值可視作兩部分，分別是肖特基結壓降（勢壘壓降）VT和導通電阻壓降Vr，其中VT大小與通過的電流無關，表現為負溫度系數，與器件材料本身有關，Vrt與器件流過的電流IF成正比，與導通阻抗Rt成正比，Rt隨著溫度增大而增大，表現為正溫度系數，

VFT=VT+Vrt;

Vrt=If*RT

VT=A+（-B*Tj）

RT=C+Tj*D

A,B,C,D為常數，不同廠家相關計算常數有所不同，以C公司1200V20A芯片為例，VFT參數計算如下圖所示，Cxx20120H計算公式。

二、二極管損耗Eloss計算方法

SBD沒有反向恢復損耗，所以功率損耗有三部分：

1、導通壓降VF帶來的導通損耗Evf，

2、開關損耗Es，所以開關損耗主要為電容C的充放電發生的損耗。

3、漏電損耗，由于漏電量很小，一般可以忽略不計

所以計算公式如下：

Eloss=Evf+Es

Evf=IF*VF

Es=Ec*f

Ec 為單次充放電的損耗，一般規格書中會給出相關曲線，如圖3，由于C值與電壓VR成正比，所以電壓越大，Ec的損耗越大。其中f為開關頻率。

結溫計算如下圖所示，Tj=Eloss*Rjc+Tc

三、模擬計算Tj：

可以進行先預估，后驗算的方法來評估Tj，為了模擬計算二極管在拓撲中的工作損耗，我們以常規光伏應用搭建一個系統平臺，目前市面上的逆變器最大輸入電壓兼容到1100V，PV輸入200-950V，輸入MPPT電壓升壓后的平臺設定在630V，當PV電壓輸入小于630V時，Boost會開始工作，將電壓抬高到630V,當PV輸入大于等于630V時，二極管直通，輸入等于輸出母線，PV輸入電壓與母線電壓關系如下圖所示。

以常用185組件電流13A，2路/MPPT，IF=26A，取PV輸入480V，Boost平臺電壓630V，此時電源功率最大，Boost工作占空比為D=0.238。開關頻率設定16kHz，殼溫取終端評估上限110℃。根據上圖讀取Ec約為10uJ，整理參數如下表：

封裝TO247，Tjc先預估一下大概30℃，Tj1則為140℃.

代入圖2公式得: VF1=2.358V

靜態損耗Evf1=IF*Vf*（1-D）=46.72W

開關損耗Es1=f*Ec=0.16w

總功耗Eloss1=46.88W

結溫Tj2=Eloss1*Rjc+Tc=138.6℃，一般這個數據就比較接近了，也可以再通過該Tj數據再返回驗證，用Tj2回代公式驗算Tj3，可得Tj3=138.5℃

會發現Tj3與Tj2非常接近，我們可以將Tj3作為最終驗算結果。可通過Tj3代入公式，算得其他參數。如表格計算值。

如上述計算結果，當頻率不是很高時，開關損耗Es值很小，也可以忽略不計。

總結一下

隨著光伏組件功率的增大，電路需求的電流值也越來越大，掌握了結溫計算方法，可以更好地幫助完成功率器件的熱設計。希望本文中的結溫計算方法可以給你設計帶來幫助。

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審核編輯 黃宇