电力电子设备的选择原则是什么？

一般而言，选择哪种类型的设备取决于成本，效率要求和开关频率。如果要求硬开关必须高于100kHz，则通常只有MOSFET可以胜任。
太阳能光伏发电系统逆变器（包括输入直流斩波级）中使用的功率半导体器件主要包括MOSFET，IGBT和超结MOSFET。其中，MOSFET是最快的，但成本也是最高的。
相反，IGBT的开关速度较慢，但​​电流密度较高，因此价格便宜，适合大电流应用。超结MOSFET介于两者之间，是一款兼顾性能和价格的产品，并在实际设计中得到了广泛的应用。
在较低的频段（例如15kHz）中，如果没有特殊的效率要求，请选择IGBT。两者之间的频率取决于转换效率和设计成本的特定要求。
作为系统效率和成本之间的一对矛盾，设计将根据它们与目标系统需求的对应关系来确定最接近系统需求的组件模型。表1列出了三种类型的半导体开关器件的功率损耗。
为了便于比较，所有参数都针对MOSFET情况进行了归一化。目前，超结MOSFET工艺中没有超过900V的器件。
除了上述三种最典型的完全控制开关设备之外，该行业还具有基于新材料和新工艺的产品，例如碳化硅二极管和ESBT。它们目前的价格仍然相对较高，并且主要用于对太阳能光伏发电效率有特殊要求的场合。
但是，随着生产工艺的不断改进和设备单价的下降，这种类型的设备将逐渐成为主流产品，甚至取代上述某种类型的设备。以下是可用于特殊光伏发电应用的两种逆变器：（1）单相全桥混合设备模块和三级混合设备模块混合单相全桥功率模块专用于单相光伏发电系统中的全相全桥电源模块。
相逆变器产品结合单极性调制方法，每个桥臂的两个开关管在完全不同的开关频率范围内工作，上管始终以工频接通和关断，下管始终以工作频率工作。脉冲宽度调制频率。
根据此工作特性，上管选择一个相对便宜的栅极沟槽型（Trench）IGBT以优化导通损耗，下管选择一个非穿通（NPT）IGBT来降低开关损耗。这种拓扑结构不仅可以确保最高的系统转换效率，还可以降低整个逆变器设备的成本。
图3显示了不同器件的转换效率曲线，以证明该电源模块的优越性。可以发现，在不同负载下，这种混合设备配置可以实现超过98％的转换效率。
在Microsemi的三电平逆变器模块中，还引入了一种混合设备机制，充分利用了两端设备的开关频率，使其远高于中间两个相邻设备的开关频率。因此，APTV60系列三电平模块的两端使用超结MOSFET，中间使用IGBT结构，可以进一步提高效率。
（2）ESBTESBT是一种用于太阳能光伏发电系统的新型高压快速开关设备。它考虑了IGBT和MOSFET的优势。
它不仅具有比MOSFET高的耐压性，而且比快速IGBT器件具有更低的损耗。美高森美的ESBT太阳能升压斩波器模块即将上市，它集成了碳​​化硅二极管和ESBT，用于5kW至205kW的超高效率升压应用。
其电压为1200V，集电极和发射极之间的饱和导通电压非常低（接近1V），优化的开关频率在30kHz至40kHz之间，并且可以选择单芯片模块或双芯片模块封装。实验表明，与目前市场上相应的IGBT模块相比，该功率模块将损耗降低了40％。
根据6kW参考设计的实验结果，该模块的转换效率在50％至满负载之间，转换效率比最快的IGBT器件高至少0.6％。因此，在碳化硅全控器件的价格下降到可接受的范围之前，ESBT将成为超高性能的首选开关器件。