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ルネサス エレクトロニクス株式会社 (Renesas Electronics Corporation)

シングルステージDAB方式ソーラーマイクロインバータ

概要

説明

このマイクロインバータは、GaNパワースイッチを採用することで高効率と高電力密度を実現し、最大500Wの出力を供給可能な高出力のシングルステージソリューションです。 その構成には、一次側のフルブリッジ、高周波絶縁トランス、およびルネサスのGaN双方向FETを採用した二次側のAC/ACブリッジが含まれており、高速かつ低損失なスイッチングを実現するとともに、系統連系時および独立運転時のいずれにおいても、50/60Hz動作においてTHDを3%以下に抑えています。 従来のフライバック方式のマイクロインバータは、通常250W未満に制限され、多段構成を必要としますが、本設計では、より少ない部品数で高出力を実現し、効率を向上させ、電力密度を大幅に高めています。 広い入力電圧範囲および負荷範囲にわたるソフトスイッチングにより、システム全体の性能がさらに向上します。

このシステムのメリット:

  • オン抵抗とスイッチング容量が低いルネサスのGaN双方向スイッチ (BDS) を採用することで、最大97%という高い電力変換効率を実現
  • 高周波スイッチングによる高電力密度を実現し、磁気部品の小型化と全体的な設計のコンパクト化が可能
  • THDが3%未満という低歪みで動作可能であり、系統連系時および独立運転時のいずれにおいても良好な電力品質を確保
  • 業界最高水準のルネサス製部品を採用した最小限のBOMにより、多様なラインおよび負荷条件下においても、システム全体の最高のパフォーマンスを確保
  • Arm® Cortex® MCUを搭載し、リアルタイム監視、電力フロー制御、およびMPPTアルゴリズムを実現

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WS168_webConnector Line.187Connector Line.179Connector Line.196Connector Line.237Connector Line.297Connector Line.150Connector Line.153Connector LineConnector Line.6Solar PanelConnector Line.8Connector Line.9Connector Line.10Connector Line.11Connected signals lineConnected signals line.13Capacitor Non-polarizedSheet.15Sheet.16Sheet.17Sheet.18Connected signals line.19Connected signals line.20PV inputPV InputPV InputTransformerLine.841Inductor Air Core.509Sheet.25Sheet.26Sheet.27Sheet.28Sheet.29Sheet.30Sheet.31Sheet.32Sheet.33Line.29Inductor Air Core.212Sheet.36Sheet.37Sheet.38Sheet.39Sheet.40Sheet.41Sheet.42Sheet.43Sheet.44Connected signals line.45Connector Line.46Connected signals line.47Board - OptionalConnector Line.52Transformer Inductor Coreless (Air conductor)Sheet.54Sheet.55Sheet.56Sheet.57Sheet.58Sheet.59Sheet.60Sheet.61Sheet.62Connector Line.63Connector Line.64Connected signals line.65Transformer Inductor Coreless (Air conductor).66Sheet.67Sheet.68Sheet.69Sheet.70Sheet.71Sheet.72Sheet.73Sheet.74Sheet.75Connector Line.76Connector Line.77AC Power Source.245Sheet.79Alternating CurrentConnector Line.81Connector Line.82Connector Line.83Connector Line.84Connector Line.85Capacitor Non-polarized .86Sheet.87Sheet.88Sheet.89Sheet.90Capacitor Non-polarized .93Sheet.94Sheet.95Sheet.96Sheet.97Connector Line.99Connected signals line.100Connector Line.101Connector Line.102Capacitor Non-polarized .103Sheet.104Sheet.105Sheet.106Sheet.107AC GridAC GridACGridBoard.317Connector ArrowConnector Arrow.123Connector Arrow.124Connector Arrow.125Connector Arrow.127Connector Arrow.128Gate DriverGate DriverGate DriverConnector Arrow.131Connector Arrow.132Connector Arrow.134Connector Arrow.135Connector Arrow.136IgridIgridIgridIMPPTIMPPTIMPPTVgridVgridVgridConnector Arrow.140Horizontal Wire BundleCommunication Lines B.795555Connector Arrow.144Connector Line.145Horizontal Wire Bundle.146Communication Lines B.795222Connector Arrow.149Connector Arrow.151Connector Line.152Transformer Inductor Iron CoreLine.841Inductor Air Core.212Sheet.169Sheet.170Sheet.171Sheet.172Sheet.173Sheet.174Sheet.175Sheet.176Sheet.177Line.29Connector Line.180Connector Line.181Capacitor Non-polarized .182Sheet.183Sheet.184Sheet.185Sheet.186Ground - EarthSheet.189Sheet.190Sheet.191Sheet.192Connected signals line.193Connected signals arrowConnector Arrow.200Connector Line.2013.3V3.3V3.3VConnector Line.206Connector Arrow.2075V5V5VConnected signals arrow.209Primary MOSFETs(Q2-Q4); boot strapping for Q1 and Q3Primary MOSFETs (Q2-Q4); Boot Strapping for Q1 and Q3Primary MOSFETs(Q2-Q4); Boot Strapping for Q1 and Q3 Sheet.211Sheet.212Sheet.213Q1Q1Q1Q2Q2Q2Q3Q3Q3Q4Q4Q4Transformer Inductor Iron Core.219Line.841Inductor Air Core.212Sheet.222Sheet.223Sheet.224Sheet.225Sheet.226Sheet.227Sheet.228Sheet.229Sheet.230Line.29DiodeSheet.233Sheet.234Sheet.235Connector Line.236Connector Line.238Connector Line.240Connector Line.241Connector Line.242Connector Line.243Q5TQ5TQ5TConnector Line.245Connector Line.2467V7V7VQ1Q1Q1Q2Q2Q2Q3Q3Q3Q4Q4Q4Sheet.253Capacitor Non-polarized .254Sheet.255Sheet.256Sheet.257Sheet.258Transformer Inductor Iron Core.261Line.841Inductor Air Core.212Sheet.264Sheet.265Sheet.266Sheet.267Sheet.268Sheet.269Sheet.270Sheet.271Sheet.272Line.29Connector Line.274Diode.276Sheet.277Sheet.278Sheet.279Connected signals line.291Connected signals line.292Connected signals line.293Connected signals line.294Connected signals line.295Connected signals line.296Connector Line.298Connector Line.299Capacitor Non-polarized .300Sheet.301Sheet.302Sheet.303Sheet.304Connected signals line.305Connected signals line.306Connector Line.307Connector Line.308Q6BQ6BQ6B7V7V7VTransformer Inductor Iron Core.313Line.841Inductor Air Core.212Sheet.316Sheet.317Sheet.318Sheet.319Sheet.320Sheet.321Sheet.322Sheet.323Sheet.324Line.29Connector Line.326Diode.327Sheet.328Sheet.329Sheet.330Connector Line.331Connector Line.332Connector Line.333Capacitor Non-polarized .334Sheet.335Sheet.336Sheet.337Sheet.338Connected signals line.339Connected signals line.340Connector Line.3417V7V7VConnector Line.344Connector Line.345Connector Line.346Connector Line.347Sheet.348Sheet.349Q5BQ5BQ5BConnected signals line.351Q6TQ6TQ6TBoard - Optional.353Connector Arrow.354Secondary MOSFETsSecondary MOSFETsSecondary MOSFETsOCPOCPOCPOVPOVPOVPQ5Q5Q5Q6Q6Q6Connector Arrow.360Connected signals line.36120V ~ 60V20V ~ 60V20V ~ 60V10V ~ 12V10V ~ 12V10V ~ 12VCoupled Inductor/Flyback TransformerCoupled Inductor/Flyback TransformerCoupled Inductor/Flyback Transformer Dual component.277Component block.631MOSFET DriverMOSFET DriverMOSFET DriverWS168WS168WS168GaN Bi-Directional SwitchGaN Bi-Directional SwitchGaN Bi-Directional SwitchMOSFETMOSFETMOSFETMOSFETMOSFETMOSFETMOSFETMOSFETMOSFETMOSFETMOSFETMOSFETGaN Bi-Directional SwitchGaN Bi-Directional SwitchGaN Bi-Directional SwitchComparatorComparatorComparatorOp AmpOp AmpOp AmpLDOLDOLDOLDOLDOLDOLDOLDOLDOLDOLDOLDOLDOLDOLDOSheet.386MCUMCUMCUPWMPWMPWMCANCANCANUARTUARTUART16-bit ADC16-bit ADC16-bitADCVDDVDDVDDSheet.387DC/DC BuckDC/DC BuckDC/DC BuckVOUTVOUTVOUT
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