Enerji depolama sisteminin temel bileşenleri - IGBT

Enerji depolama sisteminin maliyeti esas olarak aküler ve enerji depolama invertörlerinden oluşur. Bu ikisinin toplamı, elektrokimyasal enerji depolama sisteminin maliyetinin %80'ini oluştururken, enerji depolama invertörü bunun %20'sini oluşturur. IGBT yalıtım ızgarası bipolar kristali, enerji depolama invertörünün ham maddesidir. IGBT'nin performansı, enerji depolama invertörünün performansını belirler ve invertörün değerinin %20-30'unu oluşturur.

Enerji depolama alanında IGBT'nin başlıca rolü transformatör, frekans dönüştürücü, intervolüsyon dönüştürücü vb. olup enerji depolama uygulamalarında vazgeçilmez bir cihazdır.

Şekil: IGBT modülü

Enerji depolama değişkenlerinin hammadde kaynakları arasında IGBT, kapasitans, direnç, elektrik direnci, PCB vb. yer almaktadır. Bunlar arasında IGBT hâlâ büyük ölçüde ithalata bağımlıdır. Teknoloji düzeyinde yerli IGBT ile dünya lideri IGBT arasında hâlâ bir uçurum bulunmaktadır. Ancak, Çin'in enerji depolama sektörünün hızla gelişmesiyle birlikte, IGBT'nin yerlileşme sürecinin de hızlanması beklenmektedir.

IGBT enerji depolama uygulama değeri

Fotovoltaik ile karşılaştırıldığında, enerji depolama IGBT'sinin değeri nispeten yüksektir. Enerji depolama, iki bağlantı içeren daha fazla IGBT ve SIC kullanır: DCDC ve DCAC, optik depolama entegre ve ayrı enerji depolama sistemi olmak üzere iki çözüm içerir. Bağımsız enerji depolama sisteminde, yarı iletken cihazların güç miktarı fotovoltaik sistemin yaklaşık 1,5 katıdır. Şu anda, optik depolama %60-70'ten fazlasını, ayrı bir enerji depolama sistemi ise %30'unu oluşturur.

Şekil: BYD IGBT modülü

IGBT, enerji depolama invertörlerinde MOSFET'ten daha avantajlı olan geniş bir uygulama katmanı yelpazesine sahiptir. Güncel projelerde IGBT, fotovoltaik invertörlerin ve rüzgar enerjisi üretiminin temel elemanı olarak MOSFET'in yerini giderek almıştır. Yeni enerji üretim sektörünün hızlı gelişimi, IGBT sektörü için yeni bir itici güç olacaktır.

IGBT, enerji dönüşümü ve iletimi için temel cihazdır

IGBT, valf kontrolü ile elektronik iki yönlü (çok yönlü) akışı kontrol eden bir transistör olarak tam olarak anlaşılabilir.

IGBT, BJT bipolar triyot ve yalıtkan ızgara alan etkili tüpten oluşan, kompozit, tam kontrollü voltaj tahrikli bir güç yarı iletken cihazıdır. Basınç düşüşünün iki yönünün avantajları vardır.

Şekil: IGBT modül yapısı şematik diyagramı

IGBT'nin anahtarlama işlevi, IGBT'yi çalıştırmak için PNP transistörüne baz akımı sağlamak üzere kapı voltajına pozitif ekleyerek bir kanal oluşturmaktır. Tersine, kanalı ortadan kaldırmak için ters kapı voltajı eklenir, ters baz akımından geçirilir ve IGBT kapatılır. IGBT'nin sürüş yöntemi temelde MOSFET ile aynıdır. Sadece tek kanallı MOSFET'in giriş kutbu N'yi kontrol etmesi gerekir, bu nedenle yüksek giriş empedansı özelliklerine sahiptir.

IGBT, enerji dönüşüm ve iletiminin temel cihazıdır. Elektrikli elektronik cihazların "CPU"su olarak bilinir. Ulusal çapta stratejik bir yükselen endüstri olarak, yeni enerji ekipmanlarında ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

IGBT, yüksek giriş empedansı, düşük kontrol gücü, basit sürüş devresi, hızlı anahtarlama hızı, yüksek durum akımı, azaltılmış sapma basıncı ve düşük kayıp gibi birçok avantaja sahiptir. Bu nedenle, mevcut piyasa ortamında mutlak avantajlara sahiptir.

Bu nedenle, IGBT günümüz güç yarı iletken pazarının en yaygın kullanılan malzemesi haline gelmiştir. Yeni enerji üretimi, elektrikli araçlar ve şarj istasyonları, elektrikli gemiler, DC iletimi, enerji depolama, endüstriyel elektrik kontrolü ve enerji tasarrufu gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Figür:InfineonIGBT modülü

IGBT sınıflandırması

Farklı ürün yapılarına göre IGBT’ler üç tiptedir: tek borulu, IGBT modülü ve akıllı güç modülü IPM.

(Şarj yığınları) ve diğer alanlar (günümüz pazarında satılan modüler ürünler çoğunlukla bu şekildedir). Akıllı güç modülü IPM, özellikle inverter klimalar ve frekans dönüşümlü çamaşır makineleri gibi beyaz eşya alanında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Uygulama senaryosunun gerilimine bağlı olarak IGBT'ler ultra düşük gerilim, düşük gerilim, orta gerilim ve yüksek gerilim gibi tiplere sahiptir.

Bunlar arasında yeni enerji araçları, endüstriyel kontrol ve ev aletleri tarafından kullanılan IGBT ağırlıklı olarak orta gerilimli iken, raylı ulaşım, yeni enerji üretim tesisleri ve akıllı şebekeler ağırlıklı olarak yüksek gerilimli IGBT kullanarak daha yüksek gerilim gereksinimlerine sahiptir.

IGBT çoğunlukla modüller şeklinde ortaya çıkar. IHS verileri, modül ve tek tüp oranının 3:1 olduğunu göstermektedir. Modül, IGBT çipi ve FWD (devam eden diyot çipi) kullanılarak özel bir devre köprüsü, plastik çerçeveler, altlıklar ve altlıklar vb. aracılığıyla üretilen modüler bir yarı iletken üründür.

Mpazar durumu:

Çinli şirketler hızla büyüyor ve şu anda ithalata bağımlı durumdalar

Ülkemizdeki IGBT endüstrisi 2022 yılında 41 milyon adet üretim, yaklaşık 156 milyon adet talep ve %26,3'lük bir öz yeterlilik oranına sahipti. Şu anda, yurtiçi IGBT pazarı ağırlıklı olarak Yingfei Ling, Mitsubishi Motor ve Fuji Electric gibi yabancı üreticiler tarafından işgal ediliyor ve bunların en büyüğü %15,9 ile Yingfei Ling'de bulunuyor.

CR3 IGBT modül pazarı %56,91'e ulaşırken, yerli üreticiler Star Director ve CRRC'nin %5,01'lik toplam payı %5,01 oldu. Küresel IGBT bölmeli cihazlarda ilk üç üreticinin pazar payı %53,24'e ulaştı. Yerli üreticiler, %3,5'lik pazar payıyla küresel IGBT cihaz pazarında ilk on pazar payına girdi.

IGBT çoğunlukla modüller şeklinde ortaya çıkar. IHS verileri, modül ve tek tüp oranının 3:1 olduğunu göstermektedir. Modül, IGBT çipi ve FWD (devam eden diyot çipi) kullanılarak özel bir devre köprüsü, plastik çerçeveler, altlıklar ve altlıklar vb. aracılığıyla üretilen modüler bir yarı iletken üründür.

Mpazar durumu:

Çinli şirketler hızla büyüyor ve şu anda ithalata bağımlı durumdalar

Ülkemizdeki IGBT endüstrisi 2022 yılında 41 milyon adet üretim, yaklaşık 156 milyon adet talep ve %26,3'lük bir öz yeterlilik oranına sahipti. Şu anda, yurtiçi IGBT pazarı ağırlıklı olarak Yingfei Ling, Mitsubishi Motor ve Fuji Electric gibi yabancı üreticiler tarafından işgal ediliyor ve bunların en büyüğü %15,9 ile Yingfei Ling'de bulunuyor.

CR3 IGBT modül pazarı %56,91'e ulaşırken, yerli üreticiler Star Director ve CRRC'nin %5,01'lik toplam payı %5,01 oldu. Küresel IGBT bölmeli cihazlarda ilk üç üreticinin pazar payı %53,24'e ulaştı. Yerli üreticiler, %3,5'lik pazar payıyla küresel IGBT cihaz pazarında ilk on pazar payına girdi.