電力変換システム(PCS)
AC/DC変換とDC/AC変換は、電力変換システム（PCS）で行われます。エネルギーは、バッテリに流れ込んでバッテリを充電するか、バッテリストレージからAC電力に変換されて、電力網に供給されます。PCSでは、一般に30kW未満のソリューションにはディスクリートソリューションOptiMOS™、CoolMOS™、およびCoolSiC™ MOSFETが最適ですが、100kW超ではモジュール技術によるIGBTのモジュールと高集積3レベルEasy 1B/2Bモジュールが最も経済的に意味があります。
その中間の領域は、個別に再検討して、ディスクリートソリューションの使用か、モジュールソリューションの使用かを決定するのが最も適切な判断です。スイッチにはドライバが必要であり、ドライバは制御する必要があるので、インフィニオンは、適切なEiceDRIVER™ゲートドライバとあわせて、XMC™および電流センサーソリューションを提供しています。OPTIGA™は、これらの製品群を締めくくるもので、データ保護とセキュリティを確保します。
電力が10kW未満のエネルギー貯蔵システムは、通常は住宅地域や家庭で使用されます。一般に、これらのシステムは、双方向モードで動作する必要がある2つの段（DCDC段とACDC段）を適用しています。
インフィニオンは、効率性と電力密度が最も高いフルシステムソリューションを実現するために、市場をリードするSiC（シリコンカーバイド）およびSi（シリコン）MOSFETだけでなく、最適なゲートドライバと組み合わせたIGBTテクノロジーも適用しています
推奨製品：
- SiC（シリコンカーバイド）MOSFET ：CoolSiC™
- 低電圧MOSFET（300V未満）：OptiMOS™
- 高電圧MOSFET（400V超）：CoolMOS™
- ディスクリートIGBT：IGBT
- ゲートドライバIC：EiceDRIVER™
エネルギー貯蔵システムにおける10kW～125kWの電力レンジは、太陽光発電システムと組み合わせた住宅用または商用ESSのカテゴリに分類されます。多くの場合、受変電設備向けストレージシステムでは複数の125kWシステムが使用されます。この電力クラスにおける主要トポロジは、3レベルのANPCまたは3レベルのアクティブナチュラルクランピングコンバータです。このトポロジの他に、バッテリおよび電力網接続電圧によっては標準の2レベルトポロジが使用されることもあります。
多くの場合、オフィス、工場、およびスーパーマーケットに設置されるようなシステムの主な目的は自家消費です。自家消費されない過剰な発電エネルギーは、今後の消費に備えてバッテリに蓄積されるか、さらに収益を得るために元の電力網に供給されます。
そのようなシステムの重要な要件の1つは、損失を低減し、それによってラウンドトリップ効率を最大限に高めることです。現在、これらのシステムは最大1500V DCのバス電圧を処理できます。
推奨製品：
- CoolSiC™ MOSFETを備えた1200Vモジュール：CoolSiC™
- 600V CoolSiC™ MOSFET：CoolSiC™
- 650V CoolMOS™高電圧MOSFET（400V超）：CoolMOS™
- ゲートドライバIC：EiceDRIVER™
エネルギー貯蔵システムにおける125kW～2MWの電力レンジは、エネルギー貯蔵システムをまとめるユーティリティのカテゴリに分類されます。これらのシステムには、スタンドアロンシステムとして使用されるもの、または実用規模の太陽光発電および風力発電システムと組み合わされて使用されるものがあります。この電力クラスにおける主要トポロジは、バッテリおよび電力網接続電圧に応じて3レベルのANPCまたは標準2レベルのコンバータのいずれかになります。一般に、ESS電力レベルが増加するにつれて、2レベルのトポロジが望ましいトポロジとなります。
そのような大電力レベルESSの主な目的は、不安定な電力網を安定させ、それによって本格的な停電を回避することです。そのようなエネルギー貯蔵システムは、電力網の信頼性と電力システムの安定性を向上させることができます。また、高まる電気需要（特に、ピーク期間中の需要）には、ピークシェービングまたはエネルギータイムシフトと呼ばれるコンセプトによって追加の発電なしに対応できます。
推奨製品：
CoolSiC™ MOSFETを備えた1200Vモジュール：CoolSiC™
IGBT4を備えたPrimePACK™モジュール：PrimePACK™
EconoDUAL™モジュール：EconoDUAL™ 3
ゲートドライバIC：EiceDRIVER™
異なる充電状態（SOC）のバッテリパックが直列に接続されているシステムは、パックが1個でも最低許容充電レベルにまで下がると動作できなくなります。他のパックがまだ十分に充電されていたとしても、この時点でシステム全体がシャットダウンします。つまり、バッテリ利用は最も弱いバッテリパックに制限されます。
この制限を克服するため、カスケード型モジュールのマルチレベルアーキテクチャが開発されました。このアーキテクチャは、高効率の低電圧MOSFET（インフィニオンの市場をリードするOPTIMOS™ファミリーなど）の利点を活用しています。各バッテリパックは独自の方向性の電力コンバータに接続され、これらのコンバータの出力は、高電圧DCバスを作成するために直列に接続されます。
そうすることにより、これらの各段の出力から同じ電流を供給できます。この柔軟性が追加されたため、高度な制御スキームでSOCの高いパックに重い負荷をかけることにより、すべてのパックの間で異なるバッテリのSOCを平衡させることが可能になりました。つまり、BMS機能はこのソリューションに付加的に伴う機能です。
推奨製品：
低電圧MOSFET（300V未満）：OPTIMOS™
ゲートドライバIC：EiceDriver™
ホワイトペーパー: 太陽光発電および蓄電システムにおける次世代電力密度を実現するSiC MOSFET
最新世代のSiC半導体とCoolSiC™ MOSFETは、太陽光発電とそれに関連する蓄電システムにおいて、電力変換効率を大幅に向上させます。これらのアプリケーションの詳細と、低損失化によってエネルギーが節約できるばかりでなく、設備投資、設置、メンテナンスのコストが削減され、装置が小型軽量化される仕組みについてお読みください。
太陽光・風力発電から蓄電まで：傾向とソリューション
太陽光発電、風力発電、および蓄電システムのアプリケーションおよびパワー半導体要件について学んでください。再生可能エネルギーおよびストレージシステムの市場における傾向にインフィニオンがどのように対応するのかを理解してください（CoolSiC™ MOSFETとのインバータ統合など）。太陽光発電、風力発電、および蓄電システム用の様々なソリューション製品の概要を把握してください。
アプリケーションプレゼンテーション：ソーラーエネルギーの無尽蔵の可能性を開拓する
このプレゼンテーションでは、太陽光アプリケーションのトポロジ、技術トレンド、要件の概要を説明します。マイクロインバータからセントラル、ストリングインバータまで、それぞれのインバータタイプで何を提供しているのかがわかります。お客様のアプリケーション向けのインフィニオンの提案をご確認下さい。客様向けにカスタマイズしたモジュールは、発注後5か月程度でお手元に届きます。
Every switch needs a driver, and the right driver makes a difference.
Infineon offers different isoalted gate driver families, such as the EiceDRIVER™ Compact and the EiceDRIVER™ Enhanced. Each family has different features to protect the switch and application.
The EiceDRIVER™ isolated gate driver offers advanced features such as reinforced isolation, Miller clamp, slew rate control and short circuit protection to protect the switch and application. It also enables condition monitoring and rapid prototyping.
The EiceDRIVER™ is the perfect fit for industrial application, particular in combination with Infineon CoolSiC™ and IGBT switches.
双方向コンバータにWBGスイッチを使用する理由、使用トポロジー、その機能について説明します。
家庭や自動車で使われる電力エネルギーは長い距離を送電されてきます。インフィニオンではこうしたプロセスにおいてさまざまな分野で技術を提供しています。
エネルギー送電の概要についてご覧ください！
