Die Kosten eines Energiespeichersystems setzen sich hauptsächlich aus Batterien und Wechselrichtern zusammen. Beides zusammen macht 80 % der Kosten eines elektrochemischen Energiespeichersystems aus, wovon der Wechselrichter 20 % ausmacht. Der IGBT-Isoliergitter-Bipolarkristall ist der Ausgangsstoff des Wechselrichters. Die Leistung des IGBT bestimmt die Leistung des Wechselrichters und macht 20–30 % des Wertes des Wechselrichters aus.
Die Hauptaufgabe von IGBT im Bereich der Energiespeicherung besteht in der Transformierung, Frequenzumwandlung, Umschaltung usw., was ihn zu einem unverzichtbaren Gerät in Energiespeicheranwendungen macht.
Abbildung: IGBT-Modul
Zu den vorgelagerten Rohstoffen für Energiespeichervariablen zählen IGBT, Kapazität, Widerstand, elektrischer Widerstand, PCB usw. IGBT ist dabei noch immer hauptsächlich auf Importe angewiesen. Zwischen inländischen IGBT-Technologien und dem weltweit führenden Niveau besteht noch immer eine Lücke. Mit der rasanten Entwicklung der chinesischen Energiespeicherindustrie dürfte sich jedoch auch der Domestizierungsprozess von IGBT beschleunigen.
Anwendungswert von IGBT-Energiespeichern
Im Vergleich zur Photovoltaik ist der Wert von IGBT-Energiespeichern relativ hoch. Energiespeicher nutzen mehr IGBT und SIC und nutzen zwei Verbindungen: DCDC und DCAC. Sie umfassen zwei Lösungen: den integrierten optischen Speicher und ein separates Energiespeichersystem. Das unabhängige Energiespeichersystem benötigt etwa 1,5-mal so viele Leistungshalbleiter wie die Photovoltaik. Derzeit machen optische Speicher über 60–70 % aus, separate Energiespeicher 30 %.
Abbildung: BYD IGBT-Modul
IGBT verfügt über ein breites Anwendungsspektrum und ist daher im Energiespeicher-Wechselrichter vorteilhafter als MOSFET. In realen Projekten hat IGBT MOSFET schrittweise als Kernbauelement von Photovoltaik-Wechselrichtern und Windkraftanlagen abgelöst. Die rasante Entwicklung der neuen Energieerzeugungsbranche wird zu einer neuen treibenden Kraft für die IGBT-Industrie.
IGBT ist das Kerngerät für die Energieumwandlung und -übertragung
IGBT kann vollständig als ein Transistor verstanden werden, der den elektronischen Zweiwege-Fluss (mehrdirektional) mit Ventilsteuerung steuert.
IGBT ist ein zusammengesetztes, vollsteuerbares, spannungsgesteuertes Leistungshalbleiterbauelement, das aus der bipolaren Triode BJT und einer Feldeffektröhre mit isolierendem Gitter besteht. Die Vorteile liegen in zwei Aspekten des Druckabfalls.
Abbildung: Schematische Darstellung der IGBT-Modulstruktur
Die Schaltfunktion des IGBT besteht darin, durch Addieren einer positiven Gate-Spannung einen Kanal zu bilden, um den PNP-Transistor mit Basisstrom zu versorgen und den IGBT anzusteuern. Umgekehrt wird durch Addieren der inversen Gate-Spannung der Kanal eliminiert, der Basisstrom fließt durch den IGBT und schaltet ihn ab. Die Ansteuerung des IGBT ist grundsätzlich die gleiche wie die des MOSFET. Er muss lediglich den Eingangspol N eines Einkanal-MOSFETs ansteuern und verfügt daher über eine hohe Eingangsimpedanz.
IGBT ist das Kerngerät der Energieumwandlung und -übertragung. Es ist allgemein als „CPU“ elektrischer elektronischer Geräte bekannt. Als strategisch aufstrebende Industrie des Landes wird es häufig in neuen Energieanlagen und anderen Bereichen eingesetzt.
IGBT bietet viele Vorteile, darunter eine hohe Eingangsimpedanz, eine geringe Steuerleistung, eine einfache Treiberschaltung, eine schnelle Schaltgeschwindigkeit, einen hohen Zustandsstrom, einen reduzierten Umleitungsdruck und geringe Verluste. Daher bietet es im aktuellen Marktumfeld absolute Vorteile.
Daher hat sich IGBT zum Mainstream des aktuellen Leistungshalbleitermarktes entwickelt. Es wird in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Stromerzeugung aus neuer Energie, bei Elektrofahrzeugen und Ladesäulen, bei elektrifizierten Schiffen, bei der Gleichstromübertragung, bei der Energiespeicherung, in der industriellen elektrischen Steuerung und bei der Energieeinsparung.
Figur:InfineonIGBT-Modul
IGBT-Klassifizierung
Entsprechend der unterschiedlichen Produktstruktur gibt es drei IGBT-Typen: Einzelrohr, IGBT-Modul und intelligentes Leistungsmodul (IPM).
(Ladesäulen) und andere Bereiche (auf dem aktuellen Markt werden hauptsächlich solche modularen Produkte verkauft). Das intelligente Leistungsmodul IPM wird hauptsächlich im Bereich weißer Haushaltsgeräte wie Inverter-Klimaanlagen und Frequenzumwandlungswaschmaschinen eingesetzt.
Je nach Spannung des Anwendungsszenarios gibt es IGBT-Typen wie Ultraniedrigspannung, Niederspannung, Mittelspannung und Hochspannung.
Unter ihnen werden IGBTs, die in Fahrzeugen mit alternativer Energie, in industriellen Steuerungen und in Haushaltsgeräten verwendet werden, hauptsächlich mit mittlerer Spannung betrieben, während Schienenverkehr, Stromerzeugung mit alternativer Energie und intelligente Netze höhere Spannungsanforderungen haben und daher hauptsächlich Hochspannungs-IGBTs verwenden.
IGBT tritt meist in Form von Modulen auf. IHS-Daten zeigen, dass das Verhältnis von Modulen und Einzelröhren 3:1 beträgt. Das Modul ist ein modulares Halbleiterprodukt, das aus dem IGBT-Chip und dem FWD (Continuing Diode Chip) über eine kundenspezifische Schaltungsbrücke sowie über Kunststoffrahmen, Substrate und Träger usw. besteht.
MMarktsituation:
Chinesische Unternehmen wachsen rasant und sind derzeit auf Importe angewiesen
Im Jahr 2022 hatte die IGBT-Industrie meines Landes eine Produktion von 41 Millionen Stück, bei einer Nachfrage von etwa 156 Millionen Stück und einer Selbstversorgungsrate von 26,3 %. Derzeit wird der inländische IGBT-Markt hauptsächlich von ausländischen Herstellern wie Yingfei Ling, Mitsubishi Motor und Fuji Electric besetzt, wobei Yingfei Ling mit 15,9 % den größten Anteil hat.
Der IGBT-Modulmarkt CR3 erreichte 56,91 %, wobei der Gesamtanteil der inländischen Hersteller Star Director und CRRC 5,01 % betrug. Der Marktanteil der drei größten Hersteller am globalen IGBT-Split-Gerät erreichte 53,24 %. Inländische Hersteller schafften es mit einem Marktanteil von 3,5 % in die Top Ten der globalen IGBT-Geräte.
IGBT tritt meist in Form von Modulen auf. IHS-Daten zeigen, dass das Verhältnis von Modulen und Einzelröhren 3:1 beträgt. Das Modul ist ein modulares Halbleiterprodukt, das aus dem IGBT-Chip und dem FWD (Continuing Diode Chip) über eine kundenspezifische Schaltungsbrücke sowie über Kunststoffrahmen, Substrate und Träger usw. besteht.
MMarktsituation:
Chinesische Unternehmen wachsen rasant und sind derzeit auf Importe angewiesen
Im Jahr 2022 hatte die IGBT-Industrie meines Landes eine Produktion von 41 Millionen Stück, bei einer Nachfrage von etwa 156 Millionen Stück und einer Selbstversorgungsrate von 26,3 %. Derzeit wird der inländische IGBT-Markt hauptsächlich von ausländischen Herstellern wie Yingfei Ling, Mitsubishi Motor und Fuji Electric besetzt, wobei Yingfei Ling mit 15,9 % den größten Anteil hat.
Der IGBT-Modulmarkt CR3 erreichte 56,91 %, wobei der Gesamtanteil der inländischen Hersteller Star Director und CRRC 5,01 % betrug. Der Marktanteil der drei größten Hersteller am globalen IGBT-Split-Gerät erreichte 53,24 %. Inländische Hersteller schafften es mit einem Marktanteil von 3,5 % in die Top Ten der globalen IGBT-Geräte.
Beitragszeit: 08.07.2023
