Kako poboljšati učinkovitost i proizvodnju energije fotonaponskih pretvarača?

Važnost učinkovitosti pretvorbe fotonaponskih pretvarača

Vrlo je važno poboljšati učinkovitost pretvorbefotonaponski pretvarači . Na primjer, ako povećamo učinkovitost pretvorbe za 1%, pretvarač od 500 KW može generirati gotovo 20 kilovatsati više električne energije svaki dan u prosjeku 4 sata. Može generirati gotovo 7300 kilovatsati više električne energije godišnje i 73 000 kilovatsati više električne energije u deset godina, što je ekvivalentno proizvodnji električne energije pretvarača od 5 KW. Na ovaj način kupci mogu spasiti elektranu s pretvaračem od 5KW, tako da u cilju poboljšanja kupaca U najboljem interesu, moramo povećati učinkovitost pretvorbe pretvarača što je više moguće.

Čimbenici koji utječu na učinkovitost fotonaponskog pretvarača

Jedini način poboljšanja učinkovitosti pretvarača je smanjenje gubitaka. Glavni gubici pretvarača dolaze od energetskih sklopnih cijevi kao što su IGBT i MOSFET, kao i magnetskih 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 kondukcije i gubici preklapanja. Gubitak vodljivosti povezan je s unutarnjim otporom uređaja i strujom koja prolazi. Preklopni gubitak povezan je s sklopnom frekvencijom uređaja i istosmjernim naponom koji uređaj podnosi.

Gubici induktora uglavnom uključuju gubitak bakra i gubitak željeza. Gubitak bakra odnosi se na gubitak uzrokovan otporom zavojnice induktora. Kada struja prolazi kroz otpor zavojnice i zagrijava se, dio električne energije će se pretvoriti u toplinsku energiju i izgubiti. Budući da je zavojnica općenito izrađena od izolirane bakrene žice, ona je namotana, pa se naziva gubitak bakra. Gubitak bakra može se izračunati mjerenjem impedancije kratkog spoja transformatora. Gubitak željeza uključuje dva aspekta: jedan je gubitak na histerezi, a drugi je gubitak na vrtložne struje. Gubitak željeza može se izračunati mjerenjem struje praznog hoda transformatora.

Kako poboljšati učinkovitost fotonaponskog pretvarača?

Trenutačno postoje tri tehnička načina: jedan je korištenje kontrolnih metoda kao što je modulacija širine impulsa prostornog vektora za smanjenje gubitaka; drugi je korištenje komponenti materijala od silicij karbida za smanjenje unutarnjeg otpora energetskih uređaja; treći je korištenje tri razine, pet razina i drugih više razina Ravna električna topologija i tehnologija mekog prebacivanja smanjuju napon preko uređaja za napajanje i smanjuju frekvenciju prebacivanja uređaja za napajanje.

1. Modulacija širine impulsa prostornog vektora napona

To je potpuno digitalna metoda upravljanja s prednostima iskorištenja visokog istosmjernog napona i jednostavnog upravljanja, a naširoko se koristi u pretvaračima. Stopa iskorištenja istosmjernog napona je visoka, a niži napon istosmjerne sabirnice može se koristiti pod istim izlaznim naponom, čime se smanjuje naponski stres sklopnog uređaja za napajanje, manji je gubitak sklopke na uređaju, a učinkovitost pretvorbe pretvarača poboljšan je do određene mjere. poboljšanje. U sintezi svemirskih vektora postoji niz metoda kombinacije vektorskih sekvenci. Različitim kombinacijama i sekvenciranjem može se postići učinak smanjenja broja sklopnih vremena energetskih uređaja, čime se dodatno smanjuju sklopni gubici pretvaračkih energetskih uređaja.

2. Komponente koje koriste materijale od silicij karbida

Otpor po jedinici površine uređaja od silicij-karbida samo je jedan posto otpora silicijevih uređaja. Otpor u on-stanju energetskih uređaja kao što su IGBT napravljeni od silicij-karbidnih materijala smanjen je na jednu desetinu u odnosu na obične silicijeve uređaje. Tehnologija silicijevog karbida može učinkovito smanjiti povratnu struju oporavka diode je mala, što može smanjiti gubitke sklopke na uređaju za napajanje, a trenutni kapacitet koji zahtijeva glavni prekidač također se može smanjiti u skladu s tim. Stoga je upotreba dioda od silicij karbida kao antiparalelnih dioda glavnog prekidača najbolji način za poboljšanje učinkovitosti pretvarača. put. U usporedbi s tradicionalnim silicijskim antiparalelnim diodama s brzim oporavkom, nakon uporabe silicij-karbidnih antiparalelnih dioda, reverzna struja oporavka diode značajno je smanjena, a ukupna učinkovitost pretvorbe može se poboljšati za 1%. Nakon korištenja brzog IGBT-a, brzina prebacivanja se ubrzava, a učinkovitost pretvorbe cijelog stroja može se poboljšati za 2%. Kada se SiC antiparalelne diode kombiniraju s brzim IGBT-ima, učinkovitost pretvarača će se dodatno poboljšati.

3. Meko prebacivanje i višerazinska tehnologija

Tehnologija mekog preklapanja koristi princip rezonancije kako bi se struja ili napon u sklopnom uređaju promijenila sinusoidno ili kvazisinusoidalno. Kada struja prirodno prijeđe nulu, uređaj se isključuje; kada napon prirodno prijeđe nulu, uređaj se uključuje. Ovo smanjuje gubitke pri prebacivanju i uvelike rješava probleme kao što su induktivno isključivanje i kapacitivno uključivanje. Kada je napon preko sklopne cijevi ili struja koja teče kroz sklopnu cijev jednaka nuli, uključuje se ili isključuje, tako da u sklopnoj cijevi nema prekidanja. U usporedbi s tradicionalnom dvorazinskom strukturom, izlaz trorazinskog pretvarača povećava nultu razinu, a naponski stres uređaja za napajanje je prepolovljen. Zbog ove prednosti, pri istoj frekvenciji prebacivanja, pretvarač može koristiti manji induktor izlaznog filtra od dvorazinske strukture, a gubitak induktora, cijena i volumen mogu se učinkovito smanjiti; i pri istom izlaznom sadržaju harmonika, pretvarač može koristiti nižu frekvenciju prebacivanja od dvorazinske strukture, gubitak sklopke uređaja je manji, a učinkovitost pretvarača je poboljšana.