能源效率挂帅三级拓扑PV太阳能逆变器大军压境

太阳能(PV)三级逆变器(Three Level Inverter)设计架构正快速崛起。大多数逆变器业者已计划在今年扩大导入三级拓扑结构，提升金属氧化物半导体场效应电晶体(MOSFET)切换频率与导入数量，以取代传统的二级拓扑逆变器设计，减轻能源转换的耗损，更进一步提高1%以上电源转换效率。 

英飞凌资深行销经理谢东哲认为，现阶段提升太阳能系统效率最有效且低成本的方法就是从逆变器着手，驱动相关业者持续改良产品设计。
英飞凌(Infineon)行销经理谢东哲表示，为刺激太阳能市场升温，相关系统业者无不致力提升电源转换效率，期吸引更多投资者青睐，并取得更好的市场价格与长期投资效益。由于太阳能电池模组和逆变器对整体效率的影响最显著，前者系主要发电来源并占70%系统成本，后者则是能将多少再生能源转换成有效电力的关键设备，因而已成为太阳能供应链厂商布局重点。

尽管电池模组系整个太阳能系统构成的主要部分，但要提升电池效率，势将牵动新材料、矽晶圆制造技术革新，不仅须投注大量研发成本，也须耗费很长时间才能导入量产，对厂商而言无疑是庞大负担。也因此，现阶段业界大多从逆变器设计着手，期以较低成本有效增进整体系统效率。

英飞凌资深主任工程师郭代原强调，提升逆变器效率的关键在于降低损耗，因此内部拓扑设计非常重要；近期，逆变器厂商皆纷纷转攻三级拓扑方案，以强化逆变器控制能力，并改善传统二级拓扑中较高压的功率半导体元件耗损较大的问题，进而将现有逆变器平均转换效率从97%再往上提升一个层级至98%，让整个太阳能系统产出更多可用电力。

相较于传统二级拓扑逆变器采用两颗1,200伏特(V)的MOSFET，达成最高2,400伏特的电压支援，三级拓扑设计改以四颗600伏特功率元件构成，这种设计虽能减轻电力转换损失，但也须导入更复杂的脉冲宽度调变(PWM)机制或增加微控制器(MCU)输入/输出(I/O)接脚，方能实现所需控制功能；同时也须将切换频率从20kHz提高至30kHz，藉以缩减电感体积，让整体系统成本不至于大幅攀高。

郭代原认为，三级拓扑逆变器出货量渐增，亦将为功率半导体开发商带来新一波商机。特别是600伏特等级的功率元件需求可望显著增温，因此英飞凌已计划于2013～2014年扩增四颗600伏特MOSFET模组封装方案、新一代650伏特超接面MOSFET及碳化矽(SiC)JFET等产品阵容，提供业界整合度更高、更低导通电阻(RDS(on))的功率元件。

事实上，以往英飞凌较擅长开发高电压功率元件，并在该领域取得不错的市占表现；近期因应市场趋势转变，该公司也大举扩张600伏特左右的中高电压方案，采多元产品发展策略。谢东哲指出，虽然600伏特功率元件的市场竞争激烈，但英飞凌拥有独特封装技术，可将四颗600伏特MOSFET封装成微型功率模组，不仅控制上更加便利，亦能减少系统占位空间，可望吸引逆变器业者青睐。