由于可靠性，成本和系统级别的价值提高，碳化硅碳化物的阻塞电压可达1700 V。通过将SIC CHIP生成的阻塞电压扩展到2000 V，新的可能性就会出现。现在可以更轻松地处理以前需要中型电压设备或多层拓扑的DC链路电压。
的碳化硅电压类正在使1500 V级逆变器的电路拓扑转移。借助经过验证的芯片技术，低开关损耗和标准包装，2 kV SIC功率模块将振兴可再生应用程序等等。
1500 V转换器的设备
为了减少直流电流和相关导体的大小，许多应用的DC链路电压增加了。在公用事业规模的太阳能农场中，一项研究表明，增加500 V可以将直流损失减少0.4％。这在农场的生活中节省了大量成本。密切相关的储能系统（ESS）受益于支持增加电压的新电池技术。在欧洲/IEC/UL标准和指令所决定的，在欧洲和北美，这种增加的上限为1500 V。
构建一个能够支撑此DC链路电压的可靠的2级转换器，需要将电压高于常见1700 V的设备。中型电压类硅IGBT（例如，V CES = 3300 V）已有多年了。但是，现代可再生应用具有极高的效率要求。由于维持这种阻塞电压所需的芯片厚度，这种中型电压硅设备具有相对较高的开关损耗。这导致使用硅IGBT的3级转换器的流行率，其阻塞电压为950 V至1200V。
相反，碳化硅的高击穿电场强度使MOSFET比等效级硅IGBT更薄。这导致了一个众所周知的事实，即SIC设备的开关损失大大低于其SI对应物。 SIC MOSFET的开关转换非常快，以至于将阻塞电压从1200 V增加到2000 V，导致切换损耗的边际增加。这很重要，因为由3级转换器生成的输出电流中的有效连锁频率可以高达半导体开关频率的两倍。因此，使用2 kV SIC的2级解决方案必须以3级解决方案中使用的1200 V SI设备的频率开关（图1）。
图1。3 级1200V SI与2级2000V SIC相腿。图像由Bodo的Power Systems [PDF]提供2 kV sic的好处
通过查看1 MW的转换器，可以很容易地看到2 kV SIC功率模块的占用量。例如，可以使用9个1400 A/1200 V IGBT半桥模块构建1 MW，1500 VDC，690 VAC，3阶段ANPC逆变器（例如，半租车20）。液体冷却和2.5 kHz的开关频率用于实现2000cm?的总热量足迹（图2）。
只有三个2 KV SIC半桥模块切换为5 kHz，可以构建相同的电源转换器。该开关频率在输出时与3级解决方案相同的波纹电流频率。从九个模块转移到三个模块，占地面积显着降低了66％。这种尺寸的减小显然意味着用于运输和减少材料使用的重量较低。但是，这种尺寸降低也会提高效率 - 总半导体损失减少了40％。在此示例中，这意味着半导体效率比3级解决方案好0.4％ - 在充电和放电模式下，半导体效率超过99％。
图2。 由2 kV SIC功率模块启用了足迹。图像由Bodo的Power Systems [PDF]提供尽管通常证明3级转换器在该场上是可靠的，但基于系统中电气组件的数量，回到2级的转换可改善计算的故障率（fit）。考虑到门驱动器通道从18（3级）减少到6（2级）时，情况尤其如此。控件也被简化为公交电压平衡算法不再需要使用。
新应用程序
除了替换独立ESS中现有的1500 V拓扑外，有2 kV电源模块在高功率EV充电器中开放机会。卡车和越野车已经导致了超过1000 V的电池电压。为了减少充电时间，需要的电源通常比电网所能提供的要大。在这些情况下，整合1500 V EST是有意义的。 ESS提供了可以使用DC/DC转换器快速传输到车辆电池的能量储备。当需要隔离时，由于变压器所需的高频，DC/DC拓扑可以提出挑战。再加上高压，这意味着当前的解决方案在主侧转换器上使用3级SIC拓扑。 2 KV SIC功率模块将此输入简化为2级H桥（图3）。为了适应灵活的EV充电器应用（高压或高电流），该输出仍然是众所周知的双H桥配置。
图3。 孤立的双活动桥。图像由Bodo的Power Systems 提供可用的模块
Semikron Danfoss为一代Rohm Gen. 4 2 KV碳化硅配备了一系列功率模块（图4）。这些设备具有稳健性和易于驾驶的驾驶，以前引入了1200 V Gen. 4 SIC芯片，但阻塞电压增加。
图4。2KV 产品组合。图像由Bodo的Power Systems [PDF]提供无底板的无底面E2软件包包含一个半桥电路，其R DS（ON）_25C为6.5MΩ或4.3MΩ。后者可以使用 - 每个相位一个模块 - 使用液体冷却构建200kW以上的3相转换器。每个阶段的单个模块甚至可以达到接近150kW的空气冷却设计。经过精心设计的针孔，在相对侧面具有直流和交流端子，可促进容易平行的。使用如此固定的（或交错）方案，可以构建3阶段液冷转换器，为500 kW。 PCB安装式E2是模块化设计的理想选择，例如在UPS系统和模块化ESS中发现的设计。 PIN-GRID降低了回路区域，仅需6 nh的换向电感。所有模块在生产结束时进行了测试，其隔离电压为3800 V AC /1S。
对于超过500 kW的设计，进入多MW范围，解决方案是新的工业标准Semitrans 20。只有四个安装螺钉和一个较大的芯片内部区域，单个半托架20包含一个2 kV MOSFET半桥，带有R DS（ON）_25C = 1MΩ。虽然很大，但由于其对称的内部布局，Semitrans 20只具有10 NH的典型换向电感。 Semikron Danfoss借鉴了他们多年的银烧结经验，可以在芯片和基板之间提供无焊接的连接。这极大地有助于循环寿命。设计碳化硅设备需要一些知识。独特的门电压要求和高开关速度需要仔细的驾驶员设计，以避免振荡，EMI和彻底损坏。在高功率水平上，切换数千个AMP的高功率水平更为关键。 Semikron Danfoss提供了详细的应用笔记和参考设计，以协助设计过程。但是，对于快的上市时间，有一个经过合格且经过测试的智能电源模块，可以集成驱动程序，SIC MOSFET和HATESINK。 Skiip 4 SIC IPM具有与硅IGBT的经过验证的Skiip 4 IPM相同的轮廓和功能集，但配备了的2kV SIC MOSFET。这使用户可以很容易地在没有陡峭的学习曲线的情况下很容易获得这个新芯片组的好处。具有超过1800 A和900 A Sixpacks以上的半桥配置，该IPM具有足够的功率来创建紧凑的高力转换器。此外，Skiip 4 SIC IPM通过支持各种供应商的2 kV芯片组来促进供应链安全。数字驱动程序支持不同SIC芯片组所需的各种栅极驱动电压。凭借烧结的芯片连接和铝制粘合键线，Skiip延续了成为电源循环能力标准的传统。
