유망한 성능의 GaN 트랜지스터를 사용하는 마이크로인버터 - 뉴스

출처: ines-solaire.org

Microinverter Using GaN Transistors

INES의 CEA는 Leti의 CEA 연구소에서 개발한 GaN 트랜지스터로 만든 400W 광전지 마이크로인버터의 첫 번째 프로토타입을 생산했습니다.

이는 1.1kW/L의 높은 전력 밀도와 97%의 효율성을 제공합니다(실리콘 구성요소를 사용하는 기존 기술의 경우 0.3kW/L 및 95%와 비교).

광전지 패널은 직류를 생성합니다. 소비자에게 교류를 제공하는 전력망에 연결하려면 인버터가 필요합니다. 이 변환 단계는 새로운 구성 요소로 최소화할 수 있는 에너지 손실로 이어집니다.

지상에 설치된 대규모 태양광 발전 설비와 3차 또는 산업용 건물에 설치된 설비에는 "중앙 집중식" 또는 "스트링" 인버터가 장착되어 있으며 3상 전기 그리드에 연결되어 있습니다.

국내 설치의 경우 사용 가능한 전기 네트워크는 단상 및 저전압입니다. 지붕에 설치된 태양광 패널은 잠재적으로 더 많은 음영에 노출되어 손실을 초래할 수 있습니다. 따라서 인버터를 각 태양광 패널에 연결하여 모듈 간에 독립적인 작동, 최적의 단위 수율 및 매우 모듈화된 작동(간단한 교체)을 허용하는 것은 흥미로운 일입니다. 200~500W의 전력을 가진 이러한 유형의 인버터를 마이크로 인버터라고 합니다. 각 패널의 뒷면에 설치됩니다.

이 장비는 핵심 부품인 전력 반도체를 사용합니다.

INES의 CEA는 비용을 절감하고 에너지 성능을 개선하며 전력망을 지원하기 위해 차세대 인버터를 개발하고 있습니다. 이러한 물체의 소형화도 발전소의 설치 및 유지보수 비용에 미치는 영향을 제어하고 자재 사용을 최소화하기 위한 문제입니다.

우리 연구는 전자 아키텍처에 초점을 맞추고 실리콘 카바이드(SiC) 및 갈륨 질화물(GaN)과 같은 "큰 간격" 반도체, 특히 그르노블의 CEA-LETI 연구소에서 개발된 반도체를 사용합니다.

GaN 기술은 실리콘을 이용한 전력반도체의 한계를 뛰어넘는 이른바 '와이드갭' 기술(광대역 반도체) 중 하나이다.

이를 통해 비용을 절감하면서 소형화 및 에너지 효율성을 높일 수 있습니다.

태양광 및 자동차 산업(전기 자동차 포함)은 GaN 또는 SiC 반도체를 기반으로 하는 이러한 새로운 컨버터의 주요 성장 동인입니다.

CEA-Leti는 최첨단 에피택시(600V 및 1200V)와 실리콘 동급 제품을 능가하는 GaN 600V 다이오드 및 전력 트랜지스터를 생산하는 기술을 보유하고 있습니다. 이 동일 평면 기술을 사용하면 보호(온도, 전압, 전류 등) 및 제어(드라이버) 기능으로 전원 구성요소를 "스마트"하게 만드는 것이 가능합니다. 현재 존재하지 않는 양방향 전압 차단기 설계도 가능합니다.

INES의 CEA는 이 새로운 GaN 트랜지스터를 위한 고온 동적 특성화 벤치를 구축했으며 CEA Leti의 부품 부서에서 만든 트랜지스터를 사용하는 400W 광전지 마이크로인버터의 첫 번째 프로토타입을 구축했습니다. 이 마이크로 인버터는 두 가지 변환 단계로 구성됩니다.

- 5개의 GaN 100V 트랜지스터로 구성된 DC/DC 스테이지

- 4개의 GaN 650V 트랜지스터로 구성된 DC/AC 스테이지