В качестве силового компонента инверторов этот IGBT-модуль преобразует постоянное напряжение, генерируемое солнечными панелями, в переменное напряжение, пригодное для подключения к сети. Крупные игроки на рынке инверторов используют собственные запатентованные технологии для этого силового компонента; однако существует также рынок многочисленных производителей, которые не используют собственные топологии. Эти компании, полагающиеся на стандартные топологии, часто испытывают трудности в конкуренции с более крупными компаниями, поскольку им очень сложно удовлетворять рыночные требования к эффективности, сохраняя при этом высокую надежность.
С появлением первого EBVchip Genesis эти компании теперь могут конкурировать гораздо эффективнее, поскольку для интеграции Genesis в существующее решение требуются лишь минимальные изменения программного обеспечения. Поскольку EBV Elektronik с самого начала уделяла приоритетное внимание высокой эффективности и максимальной надежности при разработке Genesis, в этом продукте используется традиционная топология Boost с мостовой конфигурацией. Для корпуса EBV и Vishay выбрали хорошо зарекомендовавшую себя технологию ECONO2 (Econopack 2). Хотя существуют и более экономичные корпуса, чем ECONO2, которые также используются в некоторых инверторах следующего поколения, важно отметить, что ECONO2 обеспечивает исключительно высокую надежность. Поскольку конечные потребители рассчитывают на срок службы более 10, часто 15 или даже более 20 лет при расчете периода окупаемости своей фотоэлектрической системы, необходимость замены инвертора всего через пять или шесть лет для них неприемлема.
Genesis: Создание.
Первоначальная идея Genesis заключалась в том, чтобы предложить разработчикам инверторов удобное решение, которое можно легко интегрировать в существующие конструкции в рамках процесса перехода на новую систему, и которое работает с высокой эффективностью и надежностью, а также обладает хорошей электромагнитной совместимостью. Genesis точно отвечает этим требованиям, и более 50 потенциальных клиентов в Европе, которые могли бы использовать этот модуль, соответствующий требованиям RoHS, уже проявили большой интерес к продукту: от Испании до Турции; от Италии и Германии до Восточной Европы. Компания EBV Elektronik сначала разработала дизайн совместно с крупным клиентом, а последующая доработка происходила в тесном сотрудничестве с несколькими клиентами и разработчиками из Vishay.
EBV разработала Genesis для конструкций, которые уже используют модули Sixpack. Многие из этих клиентов уже имели представление о том, что им нужно, но из-за высоких затрат на НИОКР при разработке индивидуального проекта они не могли реализовать эти идеи до настоящего времени. Именно здесь проявляется сила EBVchips, как метко заметил Слободан Пуляревич, президент и генеральный директор EBV Elektronik, на презентации EBVchips в начале 2010 года: «С помощью EBVchips мы сейчас строим мост между тысячами клиентов и производителей». Таким образом, Genesis разработан не только для одного клиента или одного национального рынка, но может использоваться по всему миру. Без этой ориентации на вертикальные рынки разработка EBVchips была бы невозможна.
В январе 2010 года компания EBV представила концепцию EBVchips, и на выставке electronica 2010 несколько клиентов получили возможность протестировать практичные продукты Genesis. В 2011 году EBV поставит клиентам большое количество модулей Genesis.
После предварительных обсуждений с клиентами EBV начала поиск подходящего производителя для Genesis, и в итоге выбрала Vishay.
Что касается технической осуществимости, EBV теоретически могла бы реализовать проект Genesis с другими партнерами в своем продуктовом ассортименте; однако Vishay продемонстрировала исключительную гибкость и готовность с самого начала оказать полную поддержку проекту и завершить его в кратчайшие сроки. В других случаях выбор конкретного производителя может основываться исключительно на технологии.
Текущий вариант Genesis уже является третьей версией спецификации. Различные итерации были необходимы, поскольку в конструкцию постоянно интегрировались новые требования заказчиков. Без этих дополнительных итераций EBV вывела бы модуль на рынок еще раньше. Поскольку эксперты EBV работали напрямую с инженерами завода, избегая типичных бюрократических процедур, это итеративное усовершенствование стало возможным в очень короткие сроки.
EBV поставила первые образцы без встроенного терморезистора для тепловой защиты, поскольку большинству заказчиков эта функциональность не требовалась. Однако EBV также может разработать варианты со встроенным терморезистором в течение двух месяцев. Поскольку инженеры, ответственные за заводы Vishay и EBV, используют прямой канал связи, изменения в конструкции выполняются в режиме реального времени.
Genesis:
Genesis — это полноценный силовой каскад, интегрированный в модуль для однофазных инверторов в фотоэлектрических системах. Благодаря номинальным значениям 600 В/50 А (непрерывная работа) и частоте преобразования от 4 до 30 кГц, Genesis специально предназначен для бытового применения, где мощность подключения обычно составляет от 2,5 до 6 кВА. С самого начала компания EBV стремилась к исключительно высокому качеству конечного продукта при выборе полупроводниковых элементов, интегрированных в модуль. Это привело к использованию транзисторов Trench-IGBT с низким напряжением насыщения коллектор-эмиттер всего 1,65 В для достижения оптимального баланса между потерями проводимости и переключения, в то время как диоды из карбида кремния обеспечивают особенно низкие потери переключения и очень хорошее электромагнитное сопротивление. Время обратного восстановления диодов SiC минимально, поэтому дополнительные затраты на гашение колебаний могут быть значительно снижены по сравнению с традиционными решениями.
Кремниевые диоды FRED обеспечивают мостовое соединение повышающего преобразователя при очень высоких входных напряжениях, эффективно защищая силовой каскад от обратной полярности при подключении солнечной панели. Таким образом, Genesis идеально подходит для использования в однофазных инверторах с повышающим преобразователем для реализации концепции «отслеживания точки максимальной мощности» для фотоэлектрических модулей.
Этот новый компонент представляет собой улучшение по сравнению с существующими решениями. Он добавляет уникальную функцию в каталог продукции, которую другие производители не предлагают в таком же виде. Хотя в повышающем преобразователе есть сопоставимые компоненты из карбида кремния, до запуска Genesis не было ничего подобного, что также включало бы диоды SiC в плечах моста.
Кроме того, модули, наиболее похожие на Genesis, не выпускаются в корпусе Econo2, и эти другие корпуса в некоторых случаях могут быть даже более экономичными. Однако корпус Econo2 превосходит другие широко используемые корпуса благодаря своим тепловым, механическим и электрическим свойствам. Более того, многие клиенты, которые сейчас хотят использовать Genesis, исторически работали именно с этим корпусом. С точки зрения теплоотвода, корпус Econo2 с цельной медной подложкой превосходит ранее использовавшиеся решения. Благодаря низкому тепловому сопротивлению между чипом и корпусом улучшается теплопроводность, которая дополнительно оптимизируется за счет прямой установки на радиатор. Кроме того, установка модуля значительно проще, чем установка дискретных компонентов, что повышает надежность и снижает себестоимость производства системы за счет сокращения времени изготовления.
Вкратце, Genesis от EBV — не самое дешевое решение на рынке, но оно предлагает наилучшее соотношение цены и качества. До сих пор в отрасли преобладало мнение, что решение, подобное Genesis, слишком дорогое, но теперь, когда клиенты EBV наконец достигли своих целей с помощью этого решения, они готовы нести дополнительные расходы, связанные с более дорогими диодами из карбида кремния.
Однако по сравнению с общей стоимостью всего инвертора, стоимость модуля IGBT не так высока относительно предоставляемых им преимуществ — в конечном итоге, более эффективного и надежного решения с лучшим корпусом. Благодаря сочетанию повышенной эффективности, большей надежности и более низких производственных затрат, общая стоимость владения модулями Genesis ниже, чем у других сопоставимых решений. Если производителю приходится заменять инвертор в течение гарантийного периода из-за поломки, прибыльность компании значительно снижается. С Genesis производители получают более высокую эффективность в качестве дополнительного преимущества. Это не дешевый переход, а скорее переход к более высокой производительности и эффективности.
Генезис — это начало всего.
Главное достоинство EBVchips заключается в уникальности каждого чипа. Поэтому эксперты EBV постоянно ищут новые подходы к реализации проектов в сотрудничестве с производителями полупроводников. Одновременно с этим EBV совершенствует процессы определения спецификаций. Поначалу требовалось много убеждений, но сейчас мы всё чаще слышим от производителей полупроводников такие комментарии: «Этот проект был бы очень успешным, если бы мы были вашими партнерами». Поскольку производители видят в EBV действительно целеустремленную компанию, способную быстро выпускать готовую продукцию, другие производители также активно участвуют в проекте. Это создает определенную конкуренцию среди производителей полупроводников за проекты в рамках экосистемы EBVchips, в зависимости от потенциального продукта.
Модуль, подобный Genesis, может быть реализован гораздо быстрее, чем простые полупроводниковые разработки, которые обычно занимают до двух лет от первоначальной концепции до готового чипа. Согласно проекту, чипы EBV являются эксклюзивными для EBV в течение трех-пяти лет, а то и дольше. Genesis, например, доступен только через EBV.
Genesis — это «только» начало. В начале 2010 года EBV начала активный диалог с клиентами, собрав множество ценной информации. Подобно Библии, Genesis знаменует начало долгого и многообещающего пути, который всегда таит в себе новые разработки, будущее чипов EBV, которое все еще находится в стадии определения.
