关于储能和三电平大家最关心的一些问题，建议收藏复习~
提问Qustions&解答Answers
Q：IGBT结温波动一般控制在多大范围内不影响寿命。
王恒：IGBT第四代、第五代、第七代寿命已经非常高了，如果你的结温波动在20度之内，一般这个问题都不大，都可以忽略的。如果到30度这个级别就要重点考虑了，如果到40度PC能力会成为工作寿命的限制。但是大家不要担心，只有在一些特定的低频工作场合，几赫兹的交流频率下才会遇到这个问题。目前只有风电对这个问题要求比较高的，英飞凌针对风电特殊需求开发了基于.XT技术的PrimePack模块， PC能力大概是普通模块的10倍以上
孙辉波：结温波动越大寿命越短，我建议是这样的，咱们系统性的学习一下IGBT寿命的评估方法，要是不想学习的话，咱们就充点值，只要成为充值会员以后就有寿命计算的功能了。
⭐⭐（小编按：IGBT的功率循环寿命是可以通过结温变化幅度来计算的，英飞凌提供各类产品的功率循环寿命曲线，下列参考文章可以帮您更深入地理解这个问题：
Q：200kW的储能ACDC使用分拆模块，还是两个模块并联方案
赵振波：感谢这位网友提出这个专业问题，我做一些分析和看法。这是目前两种NPC1模块的两种主要方案。模块分拆结构布局是按照NPC1开关换流路径来设计，单个模块内部来实现电流换流，需要额外多余器件二极管来实现，模块内部DCB空间利用率不高，电流密度也会收到限制，但内管长换流路径电压应力会相对小些。单个模块NPC1来并联实现话，从应用层面功率扩容也容易，可以直接并联，取消外围交错电感，灵活度比较高。从器件看有效利用DCB衬底面积，电流密度相对比较高， 像我们1200V 225A H3，产品性价比也会高。另外，NPC1模块并联方案正负输出电流都在一个模块内部完成，模块温度波动会小些，且内管长换流路径电压应力也在合理安全范围内。
Q：大功率光伏逆变器用传统的NPC1是否就可以了，纯逆变工况影响大不大。
王恒：简单来讲，目前整个大功率光伏还是用NPC1的多，电路上比较简单，驱动控制和以前是没有区别的。但在内管T5/T6上花了这个硬件成本却屏蔽不用，就我个人而言，是比较不推荐这种用法的。大家需要注意的是，如果你用NPC1拓扑，为了满足了一些特殊工况比如低穿，需要在长换流回路下调配驱动参数，这时必须把Rg设计得足够大，才能满足电气设计的安全性。反过来就是说，虽然器件开关安全了，但正常工况下损耗高，系统效率也会受到影响，这是NPC1拓扑不可避免的问题。
如果采用ANPC控制，就可以把换流路径固定下来都是小路径，这样便于匹配最佳的开关参数，整体效率上也得到更好的提升。即在保持同样的IGBT模块配置下，ANPC的效率会更高，散热也好做，这样的话优势还是蛮大的。因此即使用于光伏逆变器的纯逆变运行，也推荐用ANPC的控制方式。
Q：三电平1140V风电变流器推荐用哪个拓扑结构，控制策略。
王恒：这个是比较火的，绝大多数都用到了半桥模块来设计，风电有两个环节，一个是整流一个是逆变。在整流情况下，你不得不考虑相关器件工作在一个不太好的环境下，需要怎么去解决他的相关问题。而如果你采用ANPC控制的话可以优化换流路径，在硬件设计上他的性能表现会更好。如果选用ANPC的话，说到控制策略前面也介绍了，不同的策略对效率、结温都有影响。对于高功率密度、高性价比的变流器来讲，要把每一个器件的价值发挥到最大，这样也可以把整个变流器的性价比做到更高，可以考虑一下DPWM来降低器件损耗，这样的话未来可能会是一个研发方向。
赵振波：我想补充一点，在风电大家比较关注寿命问题，机侧输出频率很低，只有几Hz，结温波动比较大，如果采用ANPC的话，采用零矢量双换流分量的话，可以降低结温波动，提升系统产品寿命。
Q：储能的双向特性，比普通电路的器件数量会多一倍。
赵振波：从器件数量本身来说并没有增加太多，双向全功率可能需要二极管额定电流会大一些。通常，模块IGBT和FWD是按照逆变状态去设计的，配比相对比例不一样。有整流状态需要话同样封装里面，要增加二极管面积，调整二者比例来满足整流时最大运行结温要求。
孙辉波：器件本身就是一个逆变的变流器，又可以整流又可以逆变，你需要整流的二极管有足够的能力，数量不会多一倍。未来有没有可能发展出更多的电平，四电平者五电平。
王恒：现在这个行业研究来看，确实有四电平、五电平的结构，但是作为一个工业行业应用的话，肯定要在拓扑结构，适用性、可靠性、性能之间取得一个平衡，三电平在大多数情况下，表现已经足够好了，搭载性能和可靠性之间，有一个比较好的平衡。四电平和五电平就我目前所看也有，未来来讲可能这个电平数会往多去走，也可能是简化，取决于功率电子器件的发展，有了更高电压，开关速度更快，我们是可以简化的。未来可以说充满了不确定性，具体往哪个方向走不太好说。
Q：三电平的控制挺复杂，但从硬件上内外管的参数有什么区别？
王恒：虽然说三电平逻辑控制更复杂一些，但是设计出来的变流器性能会更好，即我们需要在优势和缺点之间做一个比较好的权衡。三电平在很多应用里目前算是一个主流设计趋势，如果再去设计两电平的系统，那么产品竞争力是不足的，所以很多情况下选用三电平，大家也是迫不得已而为之。关于参数上有什么不同，这个的话需要根据内外管的选型，或者内外管的驱动参数匹配上面是有不同要求的，需要根据具体拓扑和控制来考虑。三电平硬件设计需求是很多元化的，可以制定了相关测试流程来进行确认，具体可以看一下更详细的介绍。
孙辉波：主要看内外管哪个是快管，哪个是慢管。
赵振波：传统的NPC2也是两电平控制模式，从控制算法上不是太复杂，看外管和那个内管的二极管换流来做特性匹配，可以有效降低我们主管的开通损耗。
Q：请问62mm模块做1500V系统200kW储能怎么样，开关频率8K赫兹。
李国虓：我来从市场的各客户应用方案来看，很少在这个工艺等级用62mm的功率产品，因为62mm可以发挥更大的效率，做500kW或者更高的这种等级，62mm本身是相对来说比较大的了，做200kW这种有点大材小用了，放在芯片可能损耗更大一点。
孙辉波：成本没有优势是吧，用62毫米的。
李国虓：对。
Q：200kW等级可以用一个器件搞定吗？
李国虓：这个其实也是我们在思考的问题，在介绍并联方案的时候也想补充这一点，并联肯定有他的优势，灵活性可以覆盖更多的等级。当我们看到市场的需求越来越集中，相应的看他不需要并联，能够用更少的器件满足客户要求，可以肯定的回答，这个是我们下一步努力的一个方向。
赵振波：我补充一下，我们之前因为芯片的技术是基于1200V 75A H3快速芯片，因为芯片面积比较大，可能做的模块电流密度只能到225A，如果下一代H7快速芯片出来，最大电流可以到140A，单个模块就有可能实现200kW功率需要。当然，电路拓扑NPC1和ANPC也会影响模块额定电流定义。
Q：三电平与两电平相比效率会提升吗？
王恒：三电平和两电平相比，效率提升有一定的前提条件，即基于特定的开关频率。比如说非常低的开关频率下，两电平的效率会好，但在我们实际应用系统里很少用得到。大多数情况下我们追求的是较高的开关频率下的高效率，在这样的工况下，三电平是要比两电平好的。
Q：户用储能为什么在DAB后加一个buckboost，这样不会有成本压力吗？
赵振波：这个可能要看DAB转换效率和增益比设计问题，过高增益比会引起寄生参数偏大，如果说你电压满足要求，当然是可以不选择buck/boost来进行二次电压转换。通常情况下还是需要去做两级转换，尤其是电池比较低的，存在充放电过程会引起电压波动。
孙辉波：电池他是满电，电压幅度有很大的区别，还是要靠后面的来考量。会不会有成本压力，要先把功能满足再考虑成本的。
Q：模块直接并联的话，怎么提高动态效果，这个直接并联的问题，不是静态的。
赵振波：这个问题在传统的两电平并联里有很多的思路和方法，在三电平里有点类似的。在设计上面，三电平上还是有一定的挑战的，要去达到一个比较好均流状态，主要源于NPC1复杂换流路径和多个主开关管。从动态上看，肯定是从一个布局上要对称，优先要满足这个指标的，其他的要从驱动器上面选低延时产品，像无核变压器CLT技术的驱动IC。刚才举到的F3L225的方案，实现我们动态并联需要，这些都是需要辅助改善驱动并联的效果。
孙辉波：怎么让并联变好，就是那几个老生常谈的方法，叫对称驱动的一致性要好，然后是不能有换流。我们会做一些参考设计，让大家方便用起来。
Q：没有短路能力的管子是用在哪些场景。
王恒：如果要用器件短路能力的话，必须要在器件设计上做折衷处理，即器件的开关损耗要更大。如果选有短路能力器件的话，那么器件的损耗肯定要增加。在一些极端追求效率的应用，比如说有一些光伏系统，它对效率追求非常高，为了满足效率的要求，就需要把这些器件的短路能力设计的比较弱，这样来降低损耗。但这个器件选型还要看具体应用的需求。关于器件的短路能力，英飞凌有很多产品系列，有些是有的，有些是没有的，给大家提供比较多样化的选择。
Q：兆瓦级的1100V的直流用ANPC还是NPC2，哪种方案更好。
王恒：如果是1100V直流是最大电压的话，这个时候我是推荐用T型三电平做兆瓦级的方案好一点，内管用共射级1200V模块/外管用1700V半桥，这是相关IGBT模块的最佳工作点，整体的成本或者性能来讲会是比较好一点。如果电压再高的话，超出1700V器件的工作范围，比如1400Vdc甚至1500Vdc的直流电压，这时候两种选择，一种是用2300V的器件做一个竖管才可以，或者用1200V做I型三电平，这样才可以匹配器件的实际性能。但这两个方案优缺点都很明显，大家在选择的时候，根据实际情况来进行选择，其他I型三电平设计限制会更多，更复杂一些。
Q：1500V 250kW ANPC电路，线路怎么敲定好一点。
李国虓：首先这个功率等级250kW，目前看市场上的需求确实比较少，一直夹在中间，200kW比较多，然后再到下一个等级300kW，现在可能需要用一些标准的器件去实现，可能会造成浪费空间或换流回路比较长的情况，这个需要综合来看了。
