Hogyan javítható a fotovoltaikus inverterek hatékonysága és energiatermelése?

A fotovoltaikus inverter átalakítási hatékonyságának jelentősége

Nagyon fontos a konverziós hatékonyság javításafotovoltaikus inverterek . Például, ha az átalakítási hatásfokot 1%-kal növeljük, egy 500 kW-os inverter naponta közel 20 kilowattórával több áramot tud termelni átlagosan 4 órán keresztül. Évente közel 7300 kilowattórával több, tíz év alatt 73 ezer kilowattórával több áramot tud termelni, ami egy 5 kW-os inverter áramtermelésének felel meg. Ily módon a vásárlók egy 5KW-os inverterrel megtakaríthatnak egy erőművet, így az ügyfelek jobbá tétele érdekében Az inverter átalakítási hatékonyságát a lehető legnagyobb mértékben növelnünk kell.

A fotovoltaikus inverter hatékonyságát befolyásoló tényezők

Az inverter hatékonyságának javításának egyetlen módja a veszteségek csökkentése. Az inverter fő veszteségei a teljesítménykapcsoló csövek, például az IGBT és a MOSFET, valamint a mágneses eszközök, például a transzformátorok és az induktorok okozzák. A veszteségek az alkatrészek áramára és feszültségére, valamint a kiválasztott anyagok folyamatára vonatkoznak. Vannak kapcsolatok. Az IGBT veszteségei főként vezetési veszteségek és kapcsolási veszteségek. A vezetési veszteség összefügg a készülék belső ellenállásával és az átmenő árammal. A kapcsolási veszteség összefügg a készülék kapcsolási frekvenciájával és az egyenfeszültséggel, amelyet a készülék ellenáll.

Az induktor veszteségei főként rézveszteséget és vasveszteséget tartalmaznak. A rézveszteség az induktor tekercs ellenállása által okozott veszteséget jelenti. Amikor az áram áthalad a tekercs ellenállásán és felmelegszik, az elektromos energia egy része hőenergiává alakul, és elvész. Mivel a tekercs általában szigetelt rézhuzalból készül, fel van tekerve, ezért nevezzük rézveszteségnek. A rézveszteség a transzformátor rövidzárlati impedanciájának mérésével számítható ki. A vasveszteség két szempontot foglal magában: az egyik a hiszterézisveszteség, a másik az örvényáram-veszteség. A vasveszteség a transzformátor üresjárati áramának mérésével számítható ki.

Hogyan lehet javítani a fotovoltaikus inverter hatékonyságát?

Jelenleg három technikai út létezik: az egyik a vezérlési módszerek, például a térvektor-impulzusszélesség-moduláció alkalmazása a veszteségek csökkentése érdekében; a másik a szilícium-karbid anyagú alkatrészek használata az erősáramú eszközök belső ellenállásának csökkentésére; a harmadik a háromszintű, ötszintű és egyéb többszintű lapos elektromos topológia és a lágy kapcsolási technológia alkalmazása, amely csökkenti a tápegység feszültségét, és csökkenti a tápegység kapcsolási frekvenciáját.

1. Feszültségtérvektor impulzusszélesség-moduláció

Ez egy teljesen digitális vezérlési módszer, amelynek előnyei a magas egyenfeszültség-kihasználás és az egyszerű vezérlés, és széles körben használják inverterekben. Az egyenfeszültség kihasználtsága magas, és alacsonyabb egyenáramú buszfeszültség is használható azonos kimeneti feszültség alatt, ezáltal csökken a teljesítménykapcsoló eszköz feszültsége, kisebb az eszköz kapcsolási vesztesége és az inverter átalakítási hatékonysága bizonyos mértékig javul. javulás. A térvektor-szintézisben számos vektorszekvencia-kombinációs módszer létezik. Különböző kombinációkkal és szekvenciálással érhető el az a hatás, amely csökkenti az erősáramú készülékek kapcsolási idejét, ezáltal tovább csökkentve az inverteres tápegységek kapcsolási veszteségeit.

2. Szilícium-karbid anyagokat használó alkatrészek

A szilícium-karbid eszközök felületegységenkénti ellenállása csak egy százaléka a szilícium eszközökének. A szilícium-karbid anyagokból készült tápeszközök, például IGBT-k bekapcsolási ellenállása a hagyományos szilícium eszközök egytizedére csökken. A szilícium-karbid technológiával hatékonyan csökkenthető A dióda fordított visszanyerő árama kicsi, ami csökkentheti a tápegység kapcsolási veszteségeit, és ennek megfelelően a főkapcsoló által igényelt áramkapacitás is csökkenthető. Ezért a szilícium-karbid diódák használata a főkapcsoló anti-párhuzamos diódáiként a legjobb módja az inverter hatékonyságának javítására. út. A hagyományos gyors helyreállítású szilícium anti-párhuzamos diódákhoz képest a szilícium-karbid anti-párhuzamos diódák használata után a dióda fordított visszanyerő árama jelentősen csökken, és az általános konverziós hatásfok 1%-kal javítható. A gyors IGBT használata után a kapcsolási sebesség felgyorsul, és az egész gép konverziós hatékonysága 2%-kal javítható. Ha a SiC anti-párhuzamos diódákat gyors IGBT-kkel kombinálják, az inverter hatékonysága tovább javul.

3. Lágy kapcsolás és többszintű technológia

A lágy kapcsolási technológia a rezonancia elvét használja annak érdekében, hogy a kapcsolókészülékben lévő áram vagy feszültség szinuszosan vagy kvázi-szinuszosan megváltozzon. Amikor az áram természetesen átlépi a nullát, a készülék kikapcsol; amikor a feszültség természetesen átlépi a nullát, a készülék bekapcsol. Ez csökkenti a kapcsolási veszteségeket, és nagymértékben megoldja az olyan problémákat, mint az induktív kikapcsolás és a kapacitív bekapcsolás. Ha a kapcsolócsövön áthaladó feszültség vagy a kapcsolócsövön átfolyó áram nulla, akkor be- vagy kikapcsolják, hogy a kapcsolócsőben ne legyen kapcsolási veszteség. A hagyományos kétszintű felépítéshez képest a háromszintű inverter teljesítménye a nulla szintet növeli, a tápegység feszültsége pedig felére csökken. Ennek az előnynek köszönhetően az inverter azonos kapcsolási frekvencián kisebb kimeneti szűrő induktort használhat, mint a kétszintű szerkezet, és hatékonyan csökkenthető az induktor vesztesége, költsége és térfogata; és azonos kimeneti felharmonikus tartalom mellett Az inverter a kétszintű struktúránál alacsonyabb kapcsolási frekvenciát tud használni, kisebb az eszköz kapcsolási vesztesége, és javul az inverter átalakítási hatékonysága.