在“双碳”目标与新型电力系统建设的推动下,固态变压器(SST, Solid State Transformer)与直流固态断路器(SSCB, Solid State Circuit Breaker)正从前沿学术探索加速迈向兆瓦级工程实战。然而,摆在电力电子研发工程师面前的难题依旧苛刻:
中压级联架构下,如何在保证高开关频率与超低损耗的同时,解决严苛的局部放电(PD)与高绝缘耐压挑战?
直流微网微秒级短路保护中,如何将双向开关的导通电阻压制在毫欧级,并确保 175∘C 极限工况下的可靠关断?
如何彻底消除 SiC 模块在数十 kHz 切换下的门极振荡、米勒效应直通与多管并联不均流隐患?
作为国产碳化硅功率半导体领头羊【基本半导体(BASiC)】与国产功率模块驱动板龙头【青铜剑科技】的核心一级授权代理商,西安恒德新能源有限公司携手原厂,面向全球电力电子研发团队正式推出:覆盖 125kW/250kW SST 模组、毫欧级 SSCB 共源极双向 SiC 模块、即插即用智能驱动板及专用配套芯片的“器件+驱动+系统”全栈解决方案!
一、125kW / 250kW SST 固态变压器全碳模组方案:重构中压电能变换的功率密度极限
针对 10kV/13.8kV 中压交流直挂输入至隔离 800Vdc 输出的高压大功率场景,方案推荐采用链节数少、整机功率密度更优的星形接法(Y形)H桥级联 + ISOP 拓扑架构。西安恒德新能源联合原厂带来两大成熟参考设计:
1. 125kW SST 功率模组(ANPC 三电平 AC-DC + 双路 DAB 隔离 DC-DC)
核心器件统一化:整流侧与隔离变换侧统一选用基本半导体 BMF240R12E2G3(Pcore™2 E2B 封装,1200V / 5.5mΩ / 240A@T c=80∘C),极大简化 BOM 物料管理。
卓越仿真能效:经严格的 PLECS 仿真验证,在交流 996Vac 输入、母线 1500Vdc、输出 800Vdc 满载工况下(AC-DC 20kHz / DC-DC 30kHz):
模组最高系统效率高达 98.97%,满载全功率效率超过 97.79% ;
开关管满载最高结温不超 95∘C,工频周期内结温波动 <10 ∘C,相对 175∘C 最高结温拥有极为充裕的安全裕量。
高紧凑布局:高压侧板面仅 560×420mm,器件高度仅 78mm。
2. 250kW SST 功率模组(同拓扑功率翻倍)
超低阻抗核心模块:选用基本半导体大电流低阻抗模块 BMF540R12MZA3(Pcore™2 ED3 封装,1200V / 2.2mΩ / 540A@Tc=90 ∘C,绝缘耐压高达 3400V RMS)。
满载能效再升级:PLECS 仿真显示系统最高效率达 99.34% ,即便在 250kW 极限满载下系统效率依然稳超 97.79% ,满载最高结温严格控制在 102
∘C 以内。
已获标杆客户验证:相关方案已成功应用于大全电气 2.4MW SST 样机,以及特变电工、中科智寰等行业标杆项目。
3. 研发工程师必须直面的技术攻坚:绝缘与局部放电(PD)
在 10kV 交流系统中,变压器出厂耐压需承受 28∼35kV/1min。耐压能过并不代表绝缘寿命足够,局部放电(PD)才是决定绝缘寿命和系统长期可靠性的关键参数。西安恒德新能源技术团队可协助客户优化固体绝缘结构设计,解决原副方器件间距压缩与高压绝缘的矛盾难题。
二、直流微网的“安全盾牌”:毫欧级 SSCB 共源极双向 SiC 模块与专用驱动
直流开断无过零点,对断路器的响应速度与通态损耗提出了前所未有的要求。基本半导体在业内率先量产共源极双向开关 SiC 模块,结合青铜剑专用驱动板,为毫秒/微秒级直流快速切除提供坚实支撑:
1. ED3 螺栓出流双向模块:BMCS0D90MR13MG5
极限通态电阻:采用高性能陶瓷衬板与 Cu 基板工艺,并联后单开关 Rdson在 25 ∘C 下仅 0.46mΩ,175 ∘C 极限高温下仅 0.756mΩ!
实测双脉冲强悍性能:
开通 di/dt 达 1.95A/ns,关断 dv/dt 约 2.08V/ns,关断电压尖峰安全钳位在 1207V,无异常门极振荡与误触发。
2. L3 Pin针出流双向模块:BMCS002MR12L3CG5 & BMCS004MR22L3CG3
尺寸小巧,电流均衡:60×70×16mm 超紧凑尺寸,采用 PressFit 压接技术,内部集成双 PTC 实时均流监测,最高工作结温 T
vj =175 。
电压规格完备:提供 1200V / 1.8mΩ(双开关串联后)及 2200V / 4.0mΩ 版本;在 850V/1200A/150∘C 双脉冲实测中表现出惊人的动态对称性与低损耗。
3. 分立超低阻 SiC MOSFET:支持多路灵活并联
B3M006C120Y:1200V / 6mΩ(TO-247PLUS-4 封装,连续电流高达 443A)。
B2M007T120CQ:1200V / 9mΩ(顶部散热 QDPAK 封装,连续电流 352A)。
三、精准驭“碳”,绝不炸机:青铜剑即插即用驱动板与核心驱动芯片链
碳化硅极高的 di/dt 与 dv/dt 极易引发门极寄生直通与震荡。青铜剑科技量身定制的驱动生态,完美消除了驱动研发门槛:
驱动方案 / 芯片型号 适用器件 / 封装 关键电气特性与防护功能
2CD0210T12A0 Pcore™2 E2B 模块 (SST 125kW) 单通道 2W / 10A 峰值电流,集成米勒钳位、原副边 UVLO 欠压保护,支持 16~30V 宽压输入
2CP0225T12 Pcore™2 ED3 模块 (SST 250kW) 采用青铜剑第二代自研 ASIC 芯片,单通道 2W / 25A,集成隔离电源(5000Vac 绝缘)、有源钳位、VDS 短路保护与软关断,最高支持 200kHz
2CP0220T20-SSCB 2000V SiC 62mm 共源极模块 专为直流断路器设计,4000Vac 绝缘,集成有源钳位与超快短路软关断
BSRD-2503 参考设计 62mm 半桥 SiC 模块专用驱动 芯片级自主可控闭环: ① BTD5350MCWR:单通道 10A 隔离驱动芯片,集成米勒钳位与互锁防直通; ② BTP1521x:6W 正激隔离 DC-DC 供电芯片,最高开关频率 1.3MHz; ③ TR-P15DS23-EE13:驱动专用双通道隔离变压器。
四、为什么电力电子研发首选「西安恒德新能源」?
在 SiC 普及的深水区,工程师不仅需要一颗参数优异的晶圆,更需要从芯片、封装、驱动匹配到热设计、局放绝缘评估的完整工程落地支持。
原厂一级授权,正品与货期双重保障: 西安恒德新能源是基本半导体与青铜剑技术的官方核心一级代理商,直接链接原厂晶圆产能与产线排期,确保批量供货的一致性与稳定性。
“器件+驱动”联合攻关与选型避坑: 拒绝“只卖单管/模块、不顾驱动失效”。西安恒德可根据您的拓扑(两电平/三电平、ANPC/NPC/DAB)与绝缘耐压等级,提供包含 PLECS 损耗结温仿真模型、双脉冲实测波形、即插即用驱动板打样的全链路支持。
行业成熟落地经验赋能: 从盛弘股份批量运行超 1 年的 135kW PCS/APF,到清华大学移动数据中心 150kW UPS,再到西交大 2.5MW SST 与特变电工示范项目,恒德新能源团队积累了大量一线工程防雷、防直通、热管理与绝缘局放整改经验。
五、立即获取样片、驱动板及技术方案
无论您正在立项下一代 SST 固态变压器、直流微网 SSCB 固态断路器、大功率储能 PCS、超充桩电源模块,还是高端工业逆变器,西安恒德新能源工程师团队均已准备就绪!


