光伏 (PV) 逆變器的設計人員已發現，使用具有高阻斷電壓的 IGBT 可以在幾個方面幫助提高性能和可靠性。 較高的阻斷電壓可提高轉換器的輸入級范圍，從而更容易處理太陽能電池板的總線電壓峰值。 增加阻斷電壓也可使光伏逆變器更耐低溫，即使在較冷的氣候條件下，系統也可安裝在戶外。
中間點鉗位拓撲
三電平中間點鉗位 (3L-NPC) 拓撲不僅是高功率光伏逆變器的新趨勢，而且也是低功率和中等功率逆變器的新趨勢。 設計人員可能經常面臨直流母線電壓不平衡的問題，而且此問題不能完全解決，并可能會導致電壓尖峰。 在這種情況下，提高阻斷電壓（如 3L-NPC 拓撲結構）能夠有效幫助提高逆變器的可靠性。 這種拓撲結構也可以提高輸出電壓的頻譜性能，在設計時可以使用更小、更便宜的過濾器。
在此類系統中，IGBT 的限制通常是 600V，因為對于 600V 以上的設備，用于彌補低 VCE (SAT)的技術會導致開關速度更慢，且開關損耗更大。
效率不降低，阻斷電壓更高
Fairchild 最近推出了 650V IGBT，使設計者能夠不犧牲效率即可利用更高阻斷電壓的優勢。 在對具有相同配置的 FGH60N60SMD 600V IGBT 和新型 FGA60N65SMD?? 650V IGBT 進行橫向比較時，兩個設備顯示出幾乎相同的 VCE (SAT) 特性。 正如圖 1 所示，在室溫和高溫下且額定電流分別為最多 60A 和低于 30A 時，650V IGBT 具有略低的 VCE(SAT)。
圖 1. 直流特性： 飽和電壓
圖 2 顯示了在 VDD = 400V、VGE = 15V 和 RG = 3 Ω 條件下，開通和關斷開關損耗的總和。 而且，600V 和 650V IGBT 產生的結果非常相似： 在高溫和電流為額定電流一半的條件下，總開關損耗是相同的，而在室溫和額定電流下，650V IGBT 的損耗要高 5％。 總體而言，在典型的工作溫度和電流水平條件下，電路評估產生的結果非常接近。
圖 2. 對照集電極電流的開關損耗
為了評估系統級性能，我們進行了基于 IGBT 特征數據的損耗分析，如圖 1 和圖 2 所示。 我們使用了全橋逆變器拓撲，目標是建立一種混合開關控制機制。 圖 3 給出了每個 IGBT 的原理圖和電流波形。
圖 3. 對照集電極電流的開關損耗
高位的 IGBT 在高頻率時開啟和關閉，而低位的 IGBT 切換線路頻率，為另一半電網周期提供單向傳動路徑。 圖 4 顯示了當高位 IGBT 開關頻率是 17kHz、輸出功率為 3kW 時，每個 IGBT 的預計功率損耗。 我們假設輸入電壓為 400VDC，輸出電壓為 220VAC，為了使計算簡單，快速得到模擬結果，假設 IGBT 外殼溫度為 70°C。
圖 4. 預計功率損耗
降低的功率損耗
當工作頻率為線頻時，650V IGBT 的功率損耗似乎略小。 這是因為，即使將因共同封裝二極管反向恢復電流產生的峰值電流考慮在內，IGBT 的集電極電流大約是 19A（或不到額定電流的一半）。 圖 4 與圖 1 和圖 2 的結果是一致的。
圖 5 顯示了將 600V 和 650V IGBT 應用至一個額定 3kW、單相、并網光伏逆變器時的結果。 輸入和輸出的規格大致與采用混合頻率控制全橋拓撲結構，且高位開關頻率為 17kHz 的第一個例子相同。
圖 5. 效率測試結果
新型 650V IGBT CEC 加權效率為 96.70％，而 600V IGBT 的加權效率為 96.62％。 系數加權在75%的最大功率 時最高，在這種情況下即功率為 2250W。
結論
設計者可以將自己的光伏逆變器從 600V IGBT 升級到 650V IGBT，以在不犧牲性能的情況下獲得更高的阻斷電壓容量。 650V IGBT 的低飽和電壓和快速開關速度相結合，使系統能夠保持高效率。 增加阻斷電壓提高了可靠性，特別是在寒冷的環境中，IGBT 的快速軟恢復功能降低了功耗，并實現了較低的開啟和關閉損耗。