Come migliorare l'efficienza e la produzione di energia degli inverter fotovoltaici?

L'importanza dell'efficienza di conversione dell'inverter fotovoltaico

È molto importante migliorare l'efficienza di conversione diinverter fotovoltaici . Ad esempio, se aumentiamo l’efficienza di conversione dell’1%, un inverter da 500KW può generare quasi 20 kilowattora in più di elettricità ogni giorno per una media di 4 ore. Può generare quasi 7.300 kilowattora di elettricità in più all’anno e 73.000 kilowattora di elettricità in più in dieci anni, il che equivale alla produzione di energia di un inverter da 5KW. In questo modo i clienti possono risparmiare una centrale elettrica con un inverter da 5KW, quindi per migliorare l'interesse dei clienti, dobbiamo aumentare il più possibile l'efficienza di conversione dell'inverter.

Fattori che influenzano l'efficienza dell'inverter fotovoltaico

L'unico modo per migliorare l'efficienza dell'inverter è ridurre le perdite. Le principali perdite dell'inverter provengono da tubi di commutazione di potenza come IGBT e MOSFET, nonché da dispositivi magnetici come trasformatori e induttori. Le perdite sono legate alla corrente e alla tensione dei componenti e al processo dei materiali selezionati. Ci sono relazioni. Le perdite dell'IGBT sono principalmente perdite di conduzione e perdite di commutazione. La perdita di conduzione è correlata alla resistenza interna del dispositivo e alla corrente che passa. La perdita di commutazione è correlata alla frequenza di commutazione del dispositivo e alla tensione CC sopportata dal dispositivo.

Le perdite dell'induttore includono principalmente perdite di rame e perdite di ferro. La perdita di rame si riferisce alla perdita causata dalla resistenza della bobina dell'induttore. Quando la corrente passa attraverso la resistenza della bobina e si riscalda, parte dell'energia elettrica verrà convertita in energia termica e andrà persa. Poiché la bobina è generalmente costituita da filo di rame isolato, è avvolta, quindi si parla di perdita di rame. La perdita di rame può essere calcolata misurando l'impedenza di cortocircuito del trasformatore. La perdita di ferro comprende due aspetti: uno è la perdita per isteresi e l'altro è la perdita per correnti parassite. La perdita di ferro può essere calcolata misurando la corrente a vuoto del trasformatore.

Come migliorare l'efficienza dell'inverter fotovoltaico?

Attualmente esistono tre percorsi tecnici: uno consiste nell'utilizzare metodi di controllo come la modulazione dell'ampiezza dell'impulso del vettore spaziale per ridurre le perdite; l'altro è utilizzare componenti in materiale di carburo di silicio per ridurre la resistenza interna dei dispositivi di potenza; il terzo consiste nell'utilizzare una topologia elettrica piatta a tre, cinque livelli e altri livelli multilivello e la tecnologia di commutazione morbida per ridurre la tensione attraverso il dispositivo di alimentazione e ridurre la frequenza di commutazione del dispositivo di alimentazione.

1. Modulazione dell'ampiezza dell'impulso vettoriale spaziale della tensione

È un metodo di controllo completamente digitale con i vantaggi di un utilizzo elevato della tensione CC e di un facile controllo ed è ampiamente utilizzato negli inverter. Il tasso di utilizzo della tensione CC è elevato e una tensione del bus CC inferiore può essere utilizzata con la stessa tensione di uscita, riducendo così lo stress di tensione del dispositivo di commutazione di potenza, la perdita di commutazione sul dispositivo è inferiore e l'efficienza di conversione dell'inverter è migliorato in una certa misura. miglioramento. Nella sintesi dei vettori spaziali, esistono diversi metodi di combinazione di sequenze vettoriali. Attraverso diverse combinazioni e sequenziamenti, è possibile ottenere l'effetto di ridurre il numero di tempi di commutazione dei dispositivi di potenza, riducendo così ulteriormente le perdite di commutazione dei dispositivi di potenza dell'inverter.

2. Componenti che utilizzano materiali in carburo di silicio

La resistenza per unità di superficie dei dispositivi in ​​carburo di silicio è solo l'1% di quella dei dispositivi in ​​silicio. La resistenza in stato attivo dei dispositivi di potenza come gli IGBT realizzati con materiali in carburo di silicio è ridotta a un decimo di quella dei normali dispositivi al silicio. La tecnologia al carburo di silicio può ridurre efficacemente la corrente di recupero inverso del diodo è piccola, il che può ridurre le perdite di commutazione sul dispositivo di potenza e anche la capacità di corrente richiesta dall'interruttore principale può essere ridotta di conseguenza. Pertanto, l'utilizzo di diodi al carburo di silicio come diodi antiparalleli dell'interruttore principale è il modo migliore per migliorare l'efficienza dell'inverter. modo. Rispetto ai tradizionali diodi antiparalleli al silicio a recupero rapido, dopo l'utilizzo di diodi antiparalleli al carburo di silicio, la corrente di recupero inverso del diodo è significativamente ridotta e l'efficienza di conversione complessiva può essere migliorata dell'1%. Dopo aver utilizzato l'IGBT veloce, la velocità di commutazione viene accelerata e l'efficienza di conversione dell'intera macchina può essere migliorata del 2%. Quando i diodi antiparalleli SiC vengono combinati con IGBT veloci, l'efficienza dell'inverter sarà ulteriormente migliorata.

3. Commutazione morbida e tecnologia multilivello

La tecnologia Soft Switching utilizza il principio della risonanza per far sì che la corrente o la tensione nel dispositivo di commutazione cambino in modo sinusoidale o quasi sinusoidale. Quando la corrente passa naturalmente per lo zero, il dispositivo si spegne; quando la tensione passa naturalmente per lo zero, il dispositivo si accende. Ciò riduce le perdite di commutazione e risolve notevolmente problemi come lo spegnimento induttivo e l'accensione capacitiva. Quando la tensione attraverso il tubo dell'interruttore o la corrente che scorre attraverso il tubo dell'interruttore è pari a zero, viene acceso o spento, in modo che non vi sia alcuna perdita di commutazione nel tubo dell'interruttore. Rispetto alla tradizionale struttura a due livelli, l'uscita dell'inverter a tre livelli aumenta il livello zero e lo stress di tensione del dispositivo di potenza viene dimezzato. Grazie a questo vantaggio, alla stessa frequenza di commutazione, l'inverter può utilizzare un induttore del filtro di uscita più piccolo rispetto alla struttura a due livelli e la perdita, il costo e il volume dell'induttore possono essere efficacemente ridotti; e con lo stesso contenuto armonico in uscita, l'inverter può utilizzare una frequenza di commutazione inferiore rispetto alla struttura a due livelli, la perdita di commutazione del dispositivo è inferiore e l'efficienza di conversione dell'inverter è migliorata.