基于35V、单通道栅极驱动器的IGBT和MOSFET可再生能源应用设计

概述：
引言对电能转换而言，可再生能源电子细分市场是一个复杂且多样化的竞技场。在一些负载点应用中，开关型功率转换器通常为非隔离式，功率水平相当低 （200 W），并且常常会把电源从一个DC电压转换到另一个，例如：12V转换为3.3V。另外，功率级开关为集成式，也即能够通过低电流控制器或者晶体管驱动。 今天，控制器和功率级之间的整合正在成为现实。硅（Si）MOSFET在这一市场中起主导作用，因为人们喜欢更高的开关频率，它可以达到1MHz以上的速 度。这些功率开关通常均由一个5V或者12V IC栅极驱动器或类似解决方案来驱动。

高效管理可再生能源系统的挑战在某个风或者光伏发电机的电力系统中，存在一些特殊的性能问题。使用微型逆变器时典型可再生能源功率水平为1到3kW，串型逆变器为3到10kW，而大型 中央式逆变器站则为10kW到1MW。除DC到DC转换以外，还可使用DC到AC和AC到DC转换，有时也可两者组合使用。

老式的风力发电机直接连接电网，只能工作在电力线频率下。在经过许多作业点以后，它们变得很低效。新型的风力发电机（图1）常常把AC转换为DC，然后再把DC转换回AC，这样风力发电机便可工作在各种速度下，从而获得最大效率。

相反，光伏电池产生DC电压/电流。一般而言，先升高电压，然后通过一个DC到AC逆变器发送，最后再连接电网。

可再生能源发展趋势对于世界上的大多数国家而言，利用风和太阳能生产的清洁能源都仅为其能源的很小一部分。近年来，可再生能源获得了持续的发展。在一些地方，可再生能源已经 占有很大一部分。例如，根据丹麦能源局数据，在2012年上半年， 丹麦所生产的全国总电量中约有34%为风力发电。丹麦能源局的上级部栅极丹麦气候、能源与建筑部发布消息称，到2020年，丹麦的风力发电将占到总能源的 50%。当风力发电在一个国家总能源中占有较大比重时，转换系统的可靠性变得至关重要。除此以外，还有高功率电网连接、电隔离安全要求和大型可再生能源转 换系统的成本问题。这意味着，系统可靠性始终都是设计优先考虑因素，其次是效率问题。因此，在所有层面（从控制器到FET/IGBT驱动器本身），保护功 能和可靠性都是优先考虑项。
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