光伏逆变器是太阳能光伏系统的心脏。光伏逆变器将太阳电池发出的直流电转化为符合 电网电能质量哀求的互换电，并合营一样平常互换供电的设备利用。光伏逆变器的性能可以 影响全体光伏系统的平稳性、发电效率和利用年限。
IGBT是光伏逆变器的核心器件。光伏装机容量的迅速提升驱动逆变器行业发展，同时为 IGBT的高速发展供应动力。
环球光伏逆变器市场高速增长
政策勉励拉动逆变器出货量提升。各国政府的各项勉励方法极大促进了光伏行业的发展， 光伏逆变器的出货量大幅提高。2020年环球光伏逆变器的出货量达到185GW，2013- 2020年间复合增速为24%。
存量更换需求持续。逆变器中IGBT等电子元器件利用年限一样平常为10-15年，而组件的运营 周期是25年，以是逆变器在光伏组件的生命周期内至少须要改换一次。据测算，2020年 环球光伏逆变器的更替需求约为8.7GW，同比增长近40%。
中国是环球最大的光伏逆变器市场
欧洲、中东、非洲（EMEA地区）是光伏逆变器更换需求量最大的地区。EMEA地区在 2019年改换需求达到了3.4GW，占环球的54%，紧张由于早期光伏装机集中在了这些地 区。
海内光伏装机容量增长，拉动逆变器需求。随着市场对新能源的需求增长以及国家对光伏 发电履行政策的勾引，海内光伏市场的装机容量呈现大规模增长的态势，大幅拉动光伏逆 变器的需求。2019年中国光伏逆变器出货量达83GW，在环球的市场份额达65%。
国产光伏逆变器厂商为市场供应主力
光伏发电直接产生直流电，经光伏逆变器将直流转变为互换电终极并入电网。 国产光伏逆变器厂商持续发力。2020年环球光伏逆变器市场出货量达到185GW，华为、阳 光能源和SMA市占率分别为23%、19%、7%，连续五年位列前三。华为、阳光能源、上能 电气、古瑞瓦特等中国厂商合计市场份额已超50%，成为环球光伏逆变器供应主力。
组串式逆变器逐步替代集中式逆变器
分布式光伏装机占比提升。2016年以来，分布式发电发展迅速，累计装机容量的市场份 额持续提升，2019年我国分布式光伏发电累计装机容量市场占比首次超过30%。
组串式逆变器出货量霸占绝大多数市场。目前逆变器产品紧张分为三类，即组串式逆变 器、集中式逆变器和集散式逆变器。组串式逆变器由于其生产技能的进步，逆变器构造 有所优化，大功率组串式逆变器的本钱加速降落，组串式逆变器逐步替代集中式逆变器 ，2020年组串式逆变器市场出货份额达到67%。（报告来源：未来智库）
2 行业趋势：IGBT单管与模块并存逆变电路：IGBT VS MOSFET
采取功率场效应管MOSFET构成的推挽式逆变电路比较大略，变压器的中性抽头接于电源 正极，MOSFET的一端接于电源负极，交替事情末了输出互换电力，但是带感性负载的能 力差，而且变压器的效率也较低，因此运用起来有一些条件限定。 采取绝缘栅双极晶体管IGBT构成的全桥逆变电路，个中Q1和Q2之间的相位相差180°，输 出互换电压的值随Q1和Q2的输出变革而变革。Q3和Q4同时导通构成续流回路，能够承 载的电压更大，变压器的效率也更高，因此采取IGBT构成的逆变电路的运用较为广泛。
光伏IGBT芯片的可靠性哀求高
光伏IGBT芯片的国产化难度高。工控外接负载电机，会有过载的情形发生，电流过载使得 温度升高，终极导致模块失落效，以是厂家在运用IGBT模块时留很大的余量，比如模块的额 定电流为100A，降等用40-50A。而光伏是将直流电逆变到互换电，再上传到电网，它没 有过载，以是光伏逆变器的企业基本上把IGBT模块用到极致，以是光伏企业对IGBT芯片 的可靠性哀求高于工控领域。
集中式逆变器拓扑构造
集中式光伏逆变器只有DC到AC的拓扑构造，功率大多是125千瓦起步。 一只500千瓦的集中式光伏逆变器里面利用4只125千瓦的逆变器进行系统并联，一只125 千瓦里常日利用三个半桥的1200V 600A的IGBT模块。
半桥模块也称为2 in 1模块，可以直接构成半桥电路。半桥模块的电流/电压规格指的均是 个中的每一个模块单元，如1200V 600A的半桥模块，表示个中的2个IGBT管芯的电流/电 压规格都是1200V 600A，即C1和C2之间可以耐受最高2400V的瞬间直流电压。
一个半桥的1200V 600A的IGBT模块内部利用两组IGBT芯片，每一组里面利用四颗150A 芯片进行并联，模块内共计利用八颗150A IGBT芯片。
组串式光伏逆变器在单个光伏 (PV) 电池板上转换电源，单个光伏电池板的额定功率常日为 400W。组串式光伏逆变器常日基于两级式电源转换。首先，DC-DC升压电路将可变直流 电压转换为固定直流电压（常日为40V-60 V），同时，通过最大功率点跟踪技能（MPPT ）从光伏板获取能量（常日FSW=100 KHz）。接着在直流转互换阶段，逆变器将直流电源 转换成与电网兼容的1Φ的互换电源。
组串式逆变器拓扑构造
比较集中式逆变器，组串式逆变器的构造更为繁芜，利用的IGBT数量更多。组串式逆变器 进行并联要掌握谐振，否则可能造成大面积脱网征象。 在DC-DC升压阶段可以利用模块，也可以并联多个单管，单管的数量根据器件的电流打算 。假设电流为300A，可以利用4个75A的IGBT单器件或者6个50A的IGBT单器件进行并联 ，后续DC-AC阶段与集中式逆变器相同，大功率的采取三电平IGBT模块。
NPC 三电平IGBT拓扑构造
NPC拓扑最常用的有两种构造， “I”字型（也称NPC1）和“T”字型（也称NPC2、 MNPC、TNPC、NPP等），由4个IGBT和两个钳位二极管组成。 ANPC构造是基于“I”字型NPC构造发展出来的一种改进型。NPC拓扑的损耗分布不屈均 ，会导致温升不屈衡，进而限定模块的功率输出能力。而ANPC构造多了两个开关管以及 相应的两个中性点换流回路，可以更加灵巧任意的配置开关管可以使损耗没有那么的不均 衡，一定程度上可以提高模块的输出功率。
IGBT模块需求量有望持续提升
逆变器的功率密度显著提升。2020年集中式逆变器功率密度为1.16kW/kg，集中式电站用 组串式逆变器功率密度为2.14kW/kg，单相户用光伏逆变器功率密度为0.57kW/kg，三相 户用逆变器功率密度为1.00kW/kg。
集中式逆变器功率大于组串式逆变器。2020年，集中式逆变器单机功率为3125kW/台， 集中式电站用组串式逆变器单机功率为225kW/台。户用光伏逆变器单机功率，在220V电 压下为8kW/台，在380V电压下约15-20kW/台。 逆变器功率密度及额定功率的提升，对IGBT模块的需求量将提升。
3 投资机会：国产替代正当时环球IGBT竞争格局
外洋企业良性循环：市占率越高，产品的反馈数据越多，积累的履历越多，产品越成熟，利 润体量越大，投入新一代研发也越多。2020年英飞凌在IGBT单管和模块的市场份额均为首 位，分别为29.3%/36.5%。
海内企业发展受阻：贸易摩擦之前，由于产品长期得不到客户利用，无法积累大规模量产情 况下的数据，产品小批量出了问题也不知道如何办理。
IDM：英飞凌
公司供应的IGBT裸片是硅基的绝缘栅双极晶体管芯片，裸片和晶圆级别的芯片可帮助模块 制造商提高产品集成度和功率密度，并有效节约电路板空间。其余，英飞凌还供应完全的 IGBT单管，电流密度高且功耗低，能够提高能效、降落散热需求，从而有效降落整体系统 本钱。 功率模块是比分立式IGBT规模稍大的产品类型，知足大功率运用的需求。英飞凌的产品覆 盖了几百瓦到几兆瓦的功率范围，性能、效率和利用寿命均很出色，有利于光伏逆变器的 设计。
Fabless：Vincotech
Vincotech是环球排名前十的IGBT模块供应商，在光伏领域，公司从英飞凌采购芯片后自行封 装，为集中式逆变器、单相组串式逆变器、三相组串式逆变器供应IGBT模块，在2015年 49GW光伏逆变器总出货装机市场中占比约为四分之一。
NPC（中性点箝位式）拓扑构造仅可用于操作650V组件，可轻松实现更高等别的切换频率。 MNPC（稠浊电压中性点箝位式）拓扑构造在静电丢失、超电压和故障处理方面更胜一筹。 NPC电路须要断开序列，在故障关机的情形下可保护组件不受超电压影响，但MNPC电路不需 要。两种拓扑构造的交叠点（效率VS.PWM频率）紧张取决于所安装的组件。公司的NPC模块 采取最新的IGBT和Si组件，当频率高于8kHZ时，NPC模块的性能和本钱效益更高。
海内光伏IGBT家当链分布
入口替代空间巨大。此前光伏逆变器领域利用的IGBT险些都是入口品牌，但是外洋供应商 的IGBT单管大面积缺货，光伏逆变器厂家生产非常紧张，转而选择海内有实力的供应商。 海内本土企业与客户联合研发，从源头设计定制的器件，使得光伏逆变器厂家降落生产本钱 并且优化产品性能。
Fabless：宏微科技
2020年宏微科技的新能源行业收入为1866.8万元，占比仅为5.7%，随着光伏需求的不断 提升，未来成长空间广阔。 2020年2月，公司与某头部企业签订了《关于光伏IGBT产品的互助协议》，条约期限至 2025年12月31日。2020年华为、阳光能源、上能电气、古瑞瓦特等中国厂商在环球逆变 器市场份额已超50%。光伏逆变器对IGBT芯片的可靠性哀求严格，公司产品得到头部企业 认可，有望进一步获取其他光伏逆变器公司入场券。
芯片能承受的结温是175℃，VCE(sat)值乘以电流便是导通损耗，损耗越大，越随意马虎达到 175 ℃的结温。在相同损耗的情形下，VCE(sat)值越小，输出电流可以越大。 Eon指的是IGBT开通功耗，Eoff指的是IGBT关断所花费的能量。 Ets（总开关功耗）＝Eon+Eoff。
宏微科技第三代IGBT产品参数已经靠近英飞凌，部分参数如饱和压降乃至优于英飞凌。 电流密度能够反应本钱，密度越大，芯片可以做的越小，目前宏微科技的电流密度稍弱于 英飞凌。
Fabless：新洁能
司紧张为 Fabless 模式，并向封装测试环节延伸家当链，在沟槽型功率 MOSFET、IGBT 等产品的设计研发方面拥有多项核心技能，细分产品型号约500余种。 公司利用沟槽栅场截止型IGBT技能（Trench Field Stop）理论，通过采取高密度器件构造 设计以及前辈的超薄芯片加工工艺，推出全新一代Trench FS Ⅱ IGBT系列产品。 Trench FS Ⅱ IGBT系列产品通过优化载流子注入效率和载流子分布，显著降落器件饱和压 降和关断损耗，从而降落器件功耗，提升系统效率。
近年来，我国新能源行业持续快速增长，在电网中占比日益提高，特殊是“碳中和”玉成 球共识，光伏/风力发电有望成为“碳中和”主力。IGBT、MOSFET 等的功率集成模块是 光伏/风力等大功率逆变器的核心器件，市场前景广阔。公司在原有 IGBT、MOSFET 等单 管的研发根本上延伸干系模块研发及家当化，有利于公司进一步捉住下贱行业发展的契机， 并在光伏新能源及新能源汽车等新兴运用领域霸占更大的市场份额。（报告来源：未来智库）
IDM：扬杰科技
公司是海内少数IDM厂商，产品线含盖分立器件芯片、整流器件、保护器件、MOSFET、功率 模块、碳化硅等，个中光伏二极管在环球的份额超过30%，产能已经超越了竞争对手。 凭借光伏二极管积累的优质客户资源以及自身的技能上风，公司的IGBT产品加速向光伏逆变 器厂商导入。公司产品的最大事情结温为175℃，具备低饱和压降，低开关损耗等特点。 产品采取超快速和软规复特性的续流二极管，具备高短路电流能力（10us以上） 利用DBC构造的绝缘性散热底板。
IDM：士兰微
公司从集成电路芯片设计业务开始，逐步搭建了特色工艺的芯片制造平台，并已将技能和制 造平台延伸至功率器件、功率模块、MEMS传感器等封装领域，建立了较为完善的IDM（设 计与制造一体）经营模式。 公司采取场截止4Plus(Field Stop lV+）工艺、第五代场截止(Field Stop 5）工艺制作，具 有较低的导通损耗、开关损耗、高输入阻抗，开关速率快，产品运用于光伏，UPS以及PFC 等领域。
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精选报告来源：【未来智库】。
