실리콘·실리콘 카바이드 결합 하이브리드 전력 모듈 출시

태양광 발전은 전 세계적으로 가장 낮은 균등화 발전비용(LCOE)을 달성하며 재생 가능 에너지로 주목받고 있다. 유틸리티 사업자들은 태양광 발전의 변동성을 보완하기 위해 대규모 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 추가해 그리드의 에너지 흐름을 안정적으로 유지하고 있다. 이에 따라 제조업체와 유틸리티 사업자들은 효율적이고 안정적인 전력 변환 솔루션을 필요로 한다

온세미가 최신 세대 실리콘(Si)과 실리콘 카바이드(SiC)를 결합한 하이브리드 전력 통합 모듈(PIM)을 F5BP 패키지로 출시했다.

이 모듈은 유틸리티 규모의 태양광 스트링 인버터 및 에너지 저장 시스템(ESS) 애플리케이션에서 전력 출력을 높이는 데 적합하다. 동일한 설치 공간에서 더 높은 전력 밀도와 효율을 제공하며, 이를 통해 태양광 인버터의 총 시스템 전력을 300kW에서 최대 350kW로 증가시킨다. 1GW 용량의 유틸리티 규모 태양광 발전소에 이 모듈을 적용하면 시간당 약 2MW의 에너지를 절약할 수 있다. 이는 연간 700가구 이상의 전력을 공급할 수 있는 양이다.

동일한 전력 임계값을 달성하기 위해 필요한 모듈 수가 줄어들어 부품 비용을 25% 이상 절감할 수 있다. . 효율성이 0.1% 개선될 때마다 1GW 설치 용량 기준으로 연간 약 25만 달러의 운영 비용을 절감할 수 있다.

온세미 파워 솔루션 그룹 인더스트리얼 파워 부문 부사장 스라반 바나파르시는 배포자료에서 '태양광과 같은 가변 에너지원의 특성상, 피크와 오프피크 전력 수요에 대응해 글로벌 그리드의 안정성과 신뢰성을 유지하는 것이 중요하다'며 '효율적인 인프라는 태양광 발전 채택을 확대하고 에너지 낭비를 줄이며, 화석 연료에서 벗어나는 데 기여할 것'이라고 말했다.

F5BP-PIM은 1050V FS7 IGBT와 1200V D3 엘리트 실리콘 카바이드(EliteSiC) 다이오드를 통합해 고전압 및 고전류 전력 변환을 지원하며, 전력 손실을 줄이고 안정성을 높였다. FS7 IGBT는 낮은 턴오프 손실을 제공하며, 스위칭 손실을 최대 8%까지 줄인다. 또한 EliteSiC 다이오드는 이전 세대보다 뛰어난 스위칭 성능을 제공하며, 전압 포워드 드롭을 15% 낮췄다.

이 모듈은 인버터 모듈에 I형 중성점 클램프(INPC) 기술과 부스트 모듈에 플라잉 커패시터 토폴로지를 적용했다. 최적화된 전기 레이아웃과 고급 DBC(Direct Bonded Copper) 기판을 사용해 부유 인덕턴스와 열 저항을 줄였다. 구리 베이스 플레이트는 히트 싱크에 대한 열 저항을 9.3% 감소시켜 높은 부하에서도 모듈이 안정적인 온도를 유지할 수 있도록 했다. 이러한 열 관리는 모듈의 효율성과 수명 유지에 중요한 요소로, 안정적이고 지속적인 전력 공급이 필요한 애플리케이션에 적합하다.