智能功率模塊簡介
智能功率模塊（Intelligent Power Module, IPM）是一種集成了控制電路和功率半導(dǎo)體器件的模塊，用于電機(jī)控制和電力轉(zhuǎn)換。IPM通過集成IGBT或其他功率開關(guān)以及保護(hù)電路（如過流保護(hù)、過熱保護(hù)）來提高系統(tǒng)的可靠性和簡化設(shè)計(jì)，減少了外部元件的需求。這些模塊廣泛應(yīng)用于工業(yè)驅(qū)動、家電、汽車電子等領(lǐng)域。在儲能系統(tǒng)中，IPM通過高效能量轉(zhuǎn)換和保護(hù)功能，支持電流的直流到交流轉(zhuǎn)換或相反，從而適應(yīng)多種應(yīng)用需求。
在儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用
IPM在儲能系統(tǒng)中的核心用途包括能量的高效轉(zhuǎn)換和保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)。IPM可在不同的負(fù)載條件下支持直流電與交流電的相互轉(zhuǎn)換，這種靈活性特別適用于需要精準(zhǔn)控制和高效轉(zhuǎn)換的儲能系統(tǒng)。從電網(wǎng)到電池存儲，以及從電池返回電網(wǎng)的過程中，IPM起著關(guān)鍵作用。
通常，IPM內(nèi)部包括IGBT或MOSFET等負(fù)責(zé)處理大電流和高電壓的功率半導(dǎo)體器件。此外，還有用于控制這些器件開關(guān)操作的驅(qū)動電路，這些電路接收并放大控制單元的信號來驅(qū)動功率器件。
為了保障操作的安全性，還有集成的保護(hù)電路和控制電路，以及用于監(jiān)測電流、電壓、溫度等參數(shù)的傳感器，確保IPM運(yùn)行的可靠性和高效性。模塊化設(shè)計(jì)不僅簡化了產(chǎn)品設(shè)計(jì)，還降低了設(shè)備的體積和重量，從而減少了成本。
IPM的工作原理
IPM的工作通常包括以下幾個(gè)步驟：首先，模塊從控制系統(tǒng)（如微處理器）接收控制信號；然后，控制電路基于接收到的信號，通過驅(qū)動電路控制功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，實(shí)現(xiàn)電流的DC-AC或AC-DC轉(zhuǎn)換；最后，傳感器持續(xù)監(jiān)測操作參數(shù)，并在檢測到異常時(shí)，通過保護(hù)電路及時(shí)調(diào)整或停止設(shè)備工作以防止損壞。
市場格局與主要參與者
目前全球IPM市場由領(lǐng)先企業(yè)主導(dǎo)，包括三菱電機(jī)、英飛凌、富士電機(jī)、羅姆和安森美等。這些企業(yè)占據(jù)了約75%的市場份額。三菱電機(jī)以其高可靠性產(chǎn)品聞名，而安森美通過收購擴(kuò)展了其技術(shù)基礎(chǔ)，成為重要的方案供應(yīng)商，產(chǎn)品應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。
預(yù)計(jì)到2029年，全球IPM市場規(guī)模將達(dá)226.53億元人民幣，年均復(fù)合增長率為9.38%。在中國，雖然本土企業(yè)規(guī)模較小，但正在努力擴(kuò)大市場份額。士蘭微科技和斯達(dá)半導(dǎo)體是其中的代表，分別在IPM和IGBT領(lǐng)域深耕。比亞迪則以其車規(guī)級IPM產(chǎn)品成功打開國內(nèi)外市場，尤其是新能源汽車和家電領(lǐng)域。
總之，隨著科技的進(jìn)步和市場的擴(kuò)大，IPM將在電力轉(zhuǎn)換解決方案中發(fā)揮越來越重要的作用
