Kako poboljšati efikasnost i proizvodnju energije fotonaponskih invertera?

Važnost efikasnosti konverzije fotonaponskih invertera

Veoma je važno poboljšati efikasnost konverzijefotonaponskih invertera . Na primjer, ako povećamo efikasnost konverzije za 1%, inverter od 500KW može proizvesti još skoro 20 kilovat sati električne energije svaki dan u prosjeku 4 sata. Može proizvesti skoro 7.300 kilovat-sati električne energije više godišnje i 73.000 kilovat-sati električne energije više za deset godina, što je ekvivalentno proizvodnji energije iz pretvarača od 5 kW. Na ovaj način kupci mogu uštedjeti elektranu sa inverterom od 5KW, tako da u cilju poboljšanja kupaca. U najboljem interesu, moramo povećati efikasnost konverzije invertera što je više moguće.

Faktori koji utiču na efikasnost fotonaponskih pretvarača

Jedini način da se poboljša efikasnost pretvarača je smanjenje gubitaka. Glavni gubici invertera dolaze od strujnih prekidača kao što su IGBT i MOSFET, kao i od magnetnih uređaja kao što su transformatori i induktori. Gubici su povezani sa strujom i naponom komponenti i procesom odabranih materijala. Postoje odnosi. Gubici IGBT-a su uglavnom gubici provodljivosti i komutacijski gubici. Gubitak provodljivosti je povezan sa unutrašnjim otporom uređaja i strujom koja prolazi. Preklopni gubitak je povezan sa frekvencijom uključivanja uređaja i DC naponom koji uređaj podnosi.

Gubici induktora uglavnom uključuju gubitak bakra i željeza. Gubitak bakra odnosi se na gubitak uzrokovan otporom zavojnice induktora. Kada struja prođe kroz otpor zavojnice i zagrije se, dio električne energije će se pretvoriti u toplinsku energiju i izgubiti. Pošto je zavojnica uglavnom napravljena od izolirane bakrene žice ona je namotana, pa se naziva gubitkom bakra. Gubitak bakra može se izračunati mjerenjem impedanse kratkog spoja transformatora. Gubitak željeza uključuje dva aspekta: jedan je gubitak histereze, a drugi gubitak vrtložne struje. Gubitak željeza može se izračunati mjerenjem struje praznog hoda transformatora.

Kako poboljšati efikasnost fotonaponskih pretvarača?

Trenutno postoje tri tehnička puta: jedan je korištenje kontrolnih metoda kao što je modulacija širine impulsa svemirskog vektora za smanjenje gubitaka; drugi je upotreba komponenti materijala od silicijum karbida za smanjenje unutrašnjeg otpora energetskih uređaja; treći je da se koristi trostepena, petostepena i druga višeslojna. Ravna električna topologija i tehnologija meke komutacije smanjuju napon na energetskom uređaju i smanjuju frekvenciju prebacivanja energetskog uređaja.

1. Modulacija širine impulsa vektora naponskog prostora

To je potpuno digitalna metoda upravljanja s prednostima korištenja visokog istosmjernog napona i lakog upravljanja, te se široko koristi u inverterima. Stopa iskorištenja istosmjernog napona je visoka, a niži napon istosmjerne sabirnice se može koristiti pod istim izlaznim naponom, čime se smanjuje napon naponskog napona uređaja za preklapanje snage, gubitak pri prebacivanju na uređaju je manji, a efikasnost konverzije pretvarača je poboljšana u određenoj mjeri. poboljšanje. U sintezi svemirskih vektora, postoje različite metode kombinacije vektorskih sekvenci. Različitim kombinacijama i redoslijedom može se postići učinak smanjenja broja vremena uključivanja energetskih uređaja, čime se dodatno smanjuju gubici uključivanja inverterskih energetskih uređaja.

2. Komponente koje koriste materijale od silicijum karbida

Otpor po jedinici površine silicij karbidnih uređaja je samo jedan posto otpora silikonskih uređaja. Otpor u uključenom stanju energetskih uređaja kao što su IGBT-ovi napravljeni od materijala silicijum karbida smanjen je na jednu desetinu od običnih silicijumskih uređaja. Tehnologija silicijum karbida može efikasno da smanji. Reverzna struja oporavka diode je mala, što može smanjiti gubitke pri prebacivanju na uređaju za napajanje, a strujni kapacitet koji je potreban glavnom prekidaču takođe se može smanjiti u skladu sa tim. Stoga je korištenje silicijum karbidnih dioda kao antiparalelnih dioda glavnog prekidača najbolji način da se poboljša efikasnost pretvarača. način. U poređenju sa tradicionalnim silicijumskim antiparalelnim diodama sa brzim obnavljanjem, nakon upotrebe antiparalelnih dioda od silicijum karbida, struja povratnog oporavka diode je značajno smanjena i ukupna efikasnost konverzije može se poboljšati za 1%. Nakon upotrebe brzog IGBT, brzina prebacivanja se ubrzava i efikasnost konverzije cijele mašine može se poboljšati za 2%. Kada se SiC antiparalelne diode kombinuju sa brzim IGBT modulima, efikasnost pretvarača će biti dodatno poboljšana.

3. Soft switching i multi-level tehnologija

Tehnologija meke komutacije koristi princip rezonancije kako bi se struja ili napon u komutacijskom uređaju promijenila sinusno ili kvazi-sinusoidno. Kada struja prirodno prijeđe nulu, uređaj se isključuje; kada napon prirodno prijeđe nulu, uređaj se uključuje. Ovo smanjuje komutacijske gubitke i uvelike rješava probleme kao što su induktivno isključivanje i kapacitivno uključivanje. Kada je napon na cijevi prekidača ili struja koja teče kroz cijev prekidača jednaka nuli, ona se uključuje ili isključuje, tako da nema gubitka pri prebacivanju u prekidačkoj cijevi. U poređenju sa tradicionalnom dvoslojnom strukturom, izlaz trostepenog pretvarača povećava nulti nivo, a naponski napon energetskog uređaja je prepolovljen. Zbog ove prednosti, na istoj frekvenciji prebacivanja, inverter može koristiti manji izlazni filter induktora od strukture na dva nivoa, a gubitak induktora, cijena i volumen se mogu efikasno smanjiti; i pri istom sadržaju harmonika na izlazu, pretvarač može koristiti nižu frekvenciju prebacivanja od strukture na dva nivoa, gubitak sklopke uređaja je manji, a efikasnost pretvaranja pretvarača je poboljšana.