制造商和消费者都在试图摆脱对化石燃料能源的依赖，电气化方案也因此广受青睐。这对于保护环境、限制污染以及减缓破坏性的全球变暖趋势具有重要意义。电动汽车 (EV) 在全球日益普及，众多企业纷纷入场，试图将商用和农业车辆 (CAV) 改造成由电力驱动。

然而，这种转变使得电能需求快速增长，给电网带来了极大的压力。IC解密尽管能效很高，但电动汽车、数据中心、热泵等应用仍需要大量能源才能运行。

太阳能、风能、波浪能等新型可再生能源受到广泛欢迎，正逐渐成为主流。只有完全使用可再生能源的应用，才能被视为真正的“清洁”应用。

太阳能市场已经发展多年，相对成熟。Fortune Business Insights 的报告显示，目前太阳能市场规模估计为 2730 亿美元，到 2032 年有望增长到 4360 亿美元。2023年，北美太阳能市场占比超过了 40%。

可再生能源应用中的电源转换挑战

太阳能发电量正在迅速增长。国际能源署 (IEA) 的数据表明，2022 年，太阳能产生的电力比上一年度增长 26%，达到 1300 TWh。这标志着太阳能发电已超越风电，成为最大的可再生电力来源。

太阳能光伏 (PV) 板产生直流电 (DC)，而电网需要交流电 (AC)，因此中央光伏逆变器是大型并网装置不可或缺的一部分。光伏板产生的所有能量都会经过逆变器，因此逆变器效率具有重要影响。尽管太阳能取之不尽，用之不竭，但转换效率低下会导致输送到电网的能量十分有限。过程中所浪费的能量会转化为热量，进而又会构成严峻挑战，因为许多太阳能装置通常位于阳光充沛、温度较高的环境，如沙漠。

成本也是非常重要的考虑因素，可直接影响消费者的电费以及电力公司的盈利。为实现更高功率，许多中央逆变器并联使用多个转换模块，具体数量由每个模块的额定功率决定。每个模块功率容量越高，所需模块就越少，进而可以降低成本。

尽管电动汽车已经取得了长足进步，但 CAV 在向电力驱动转变方面仍进展缓慢。CAV 体型较大，每次行驶消耗的燃料和产生的排放也更多，虽然数量上仅占汽车总量的 2%，但其温室气体排放量占交通运输排放总量的 28%。虽然商用客运车（如公共汽车）的电动化已经初见成效，但大多数大型卡车、建筑机械和农业车辆（如拖拉机）仍然依赖柴油驱动。现在，情况开始发生变化。为达到欧盟、中国和美国加州等全球市场严格的零排放法规要求，预计到 2030 年，电动卡车（纯电和混合动力）销量占比将从目前的 5% 增加到 40%-50%。

相较于化石燃料商用车，电动商用车结构更简单，运动部件更少。IC解密在载重能力相同的情况下，电动车体积更小、可靠性更高、维护相关成本更低。目前电池成本大幅降低，电动 CAV 的总拥有成本已经低于内燃机 (ICE) 车辆。

与太阳能应用类似，效率也是电动 CAV 的关键要求。每辆车的电池电量有限，逆变器中转换过程的效率越高，车辆行驶距离就越长。或行驶同样的距离所需的电量就更少。

鉴于未来我们对太阳能和电动 CAV 的依赖，可靠性自然也就变得非常重要。

面向逆变器应用的先进电源技术

在三相太阳能光伏逆变器等的高功率应用中，三电平有源中性点箝位 (ANPC) 转换器是比较常见的拓扑。这种多电平拓扑结构专门用于提升系统的性能和效率。

普通中性点箝位 (NPC) 转换器使用二极管将直流链路电容的中性点连接到输出端。IC解密在 ANPC 配置（图 1）中，箝位由开关执行，因此能够改善控制、减少开关损耗并提高效率，并且能相应地减少对散热措施的需求，从而有助于实现尺寸更小、成本更低的方案。

拓扑结构的布置方式降低了各个开关上的电压应力，从而提高了可靠性。此外，ANPC 还能实现对电网有利的波形。