随着新型电力系统建设持续推进，SST凭借体积小、功率密度高、交直流兼容、控制灵活等突出优势，成为AIDC、直流配电网、新能源并网、轨道交通等领域极具前景的电力变换装备。当前SST已经完成多轮示范项目验证，逐步向产业化、规模化商用阶段过渡。在整机系统设计当中，功率半导体器件是电能变换的核心载体，器件选型结果会直接影响整机稳定性、转换效率、设备体积重量、散热设计难度以及项目综合成本，是 SST 产品开发过程中的关键环节。
传统硅基 IGBT 器件经过数十年发展，工艺体系完备，驱动、保护、应用经验都已十分成熟，产品可靠性经过大量工程验证，具备突出的成本优势，在中高压低频变换场景中依旧拥有不可替代的应用价值。与之相比，第三代半导体 SiC MOSFET 拥有更低开关损耗、可工作于更高开关频率，同时具备耐高温特性，能够有效减小变压器、滤波电容、电感等无源器件的体积，是实现SST高频化、小型化、高效率的核心器件。但受限于产业发展阶段，SiC 器件整体成本偏高，市场供货存在一定压力，如果整机全部采用全 SiC 方案，会抬高设备造价，制约SST大规模推广。
基于上述行业现状，阿基米德半导体针对 10kV 等级SST，提出 IGBT+ SiC MOSFET 混合器件综合解决方案。该方案依据不同功率链路的工作频率特点，在低频回路选用高性价比IGBT 器件，高频变换回路发挥 SiC MOSFET 的性能优势，形成 800V 直流中间母线、1500V 直流中间母线两套成熟技术路线，兼顾系统性能、物料成本与供应链稳定性。
该方案拓扑如下图所示，系统前级完成交流到直流的整流变换，中间级通过高频隔离变换器实现电气隔离与电压调节，后级再经整流输出稳定直流母线。
前级整流回路选用 1200V IGBT 半桥模块，实现 400V 交流输入至 800V 直流母线的变换工作。前级整流环节开关频率设置不超过 1kHz，属于低频工作区间，IGBT 器件导通损耗占主导，开关损耗占比较低。实测工况下，该拓扑采用 IGBT 方案和同等规格 SiC MOSFET 方案的整机效率差距不大，性能损失非常有限，但可以大幅降低功率器件采购成本。当然对于开关频率3k以上应用，也可以直接采用1200V SiC MOS半桥模块来进一步降低开关损耗，提升系统效率。
中间级承担高频隔离变换功能，主流可采用 LLC 谐振变换器或者 DAB 双有源桥两种拓扑。为压缩高频隔离变压器与滤波元件体积，中间级开关频率一般设置≥30kHz，高频工况下开关损耗成为器件损耗主要来源，传统 IGBT 已难以满足损耗指标。因此中间变换单元以及后级全桥整流电路，均选用 1200V SiC MOSFET 半桥模块或者 H 桥模块。依靠 SiC MOSFET 优异的开关特性，在高频运行条件下维持较低功率损耗，实现整机功率密度提升，充分发挥高频拓扑的设计优势。
阿基米德半导体ACE1200V系列半桥IGBT + ACP-2 1200V 系列半桥SiC MOS完美匹配上述方案。
阿基米德800V中间母线方案前级整流+DC-DC产品型号如下表格所示：
2、中间母线1500VDC 方案
针对更高直流母线等级应用场景，可以采用 1500VDC 中间母线技术方案，拓扑结构见下图。更高的中间直流母线有利于提升整机功率等级，适配大容量的 10kV 固态变压器产品，对功率模块耐压、拓扑架构提出更高要求。
前级整流环节选用混合 SiC 的 ANPC/INPC 三电平功率模块，完成 800V 交流输入变换至 1500V 直流母线。ANPC、INPC 三电平拓扑可以降低单颗器件承受的电压应力，混合 SiC 模块将 IGBT 与 SiC 器件相结合，相较纯硅基三电平模块，能够支持更高的开关频率，进一步降低变换损耗，提升系统整体运行效率。
前级AC-DC 混合SiC MOS功率模块
由于母线电压达到 1500VDC，中间高频隔离级器件电压应力随之提升，工程上有两种器件实现路径：一是直接选用不带钳位结构的全 SiC 三电平功率模块；二是采用两颗SiC半桥模块串联的组合方案，灵活适配不同功率档位的产品开发需求。后级全桥整流电路的工作工况与 800VDC 方案基本保持一致，器件选型可以直接沿用 800VDC 方案的 SiC MOSFET 配置，实现器件平台复用。
阿基米德1500V中间母线方案前级整流产品型号如下表格所示：
针对高频DC-DC变换，阿基米德支持定制化开发SiC MOSFET三电平模块。
1.成本优化，缓解供应链压力：通过 IGBT 与 SiC MOSFET 器件组合搭配，仅在高频链路使用 SiC 器件，减少整机 SiC 器件使用数量，有效缓解现阶段 SiC 功率器件供货紧张的行业痛点，从器件端控制整机物料成本，提升产品市场竞争力。
2.降低研发风险：低频整流回路复用 IGBT 成熟的驱动电路、过流、过压、过热保护软硬件方案，不需要从零开发全新器件的驱动与保护逻辑，大幅减少器件适配的开发调试工作量，降低产品技术落地风险。
3.平台化迭代升级：该混合方案兼容现有 SST 硬件开发平台，企业可以基于已有硬件基础开展渐进式性能升级，不需要完全重新设计整机架构，有效缩短产品开发周期，加快固态变压器产品市场化落地节奏。
在新型电力系统建设背景下，SST正迎来从示范验证到规模化商用的关键过渡期，功率器件的选型策略直接决定产品能否兼顾性能、成本与供应链稳定性。全 SiC 器件方案虽然拥有优异的高频性能，但成本偏高、供货紧张等因素制约了其大规模推广落地。
IGBT与 SiC MOSFET 混合架构，充分发挥两类器件各自所长：低频整流环节依托 IGBT 成熟可靠、高性价比的特性，高频变换链路发挥 SiC MOSFET 高频、高效、耐高温的器件优势。面向 10kV SST 的 800VDC、1500VDC 两种中间母线方案，该混合器件选型思路，既能够保障整机系统效率，又可有效缓解 SiC 器件供应压力，复用成熟驱动保护技术降低研发风险，支持现有平台平滑迭代升级，为SST的商业化落地提供高可行性的器件解决方案。目前阿基米德的解决方案已经在客户端通过测试验证，预计2027年形成批量出货。
阿基米德全系列产品在人工智能数据中心(AIDC)应用
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