Как повысить эффективность и выработку электроэнергии фотоэлектрических инверторов?

Важность эффективности преобразования фотоэлектрического инвертора

Очень важно повысить эффективность преобразованияфотоэлектрические инверторы . Например, если мы увеличим эффективность преобразования на 1%, инвертор мощностью 500 кВт сможет генерировать почти на 20 киловатт-часов электроэнергии больше каждый день в среднем в течение 4 часов. Он может генерировать еще почти 7300 киловатт-часов электроэнергии в год и еще 73 000 киловатт-часов электроэнергии за десять лет, что эквивалентно выработке электроэнергии инвертором мощностью 5 кВт. Таким образом, клиенты могут сэкономить электростанцию ​​с инвертором мощностью 5 кВт, поэтому для улучшения интересов клиентов нам необходимо максимально повысить эффективность преобразования инвертора.

Факторы, влияющие на эффективность фотоэлектрического инвертора

Единственный способ повысить эффективность инвертора — снизить потери. Основные потери инвертора происходят из-за силовых переключающих ламп, таких как IGBT и MOSFET, а также магнитных устройств, таких как трансформаторы и катушки индуктивности. Потери связаны с током и напряжением компонентов, а также с процессом выбора материалов. Есть отношения. Потери IGBT в основном представляют собой потери проводимости и потери переключения. Потери проводимости связаны с внутренним сопротивлением устройства и проходящим током. Потери на переключение связаны с частотой переключения устройства и напряжением постоянного тока, которое выдерживает устройство.

Потери индуктора в основном включают потери в меди и железе. Потери в меди относятся к потерям, вызванным сопротивлением катушки индуктора. Когда ток проходит через сопротивление катушки и нагревается, часть электрической энергии преобразуется в тепловую и теряется. Поскольку катушка обычно изготавливается из изолированного медного провода, она наматывается, поэтому ее называют потерями в меди. Потери в меди можно рассчитать путем измерения сопротивления короткого замыкания трансформатора. Потери в железе включают в себя два аспекта: один — потери на гистерезис, а другой — потери на вихревые токи. Потери в железе можно рассчитать путем измерения тока холостого хода трансформатора.

Как повысить эффективность фотоэлектрического инвертора?

В настоящее время существует три технических пути: один — использовать такие методы управления, как пространственно-векторная широтно-импульсная модуляция, для уменьшения потерь; другой - использовать компоненты из карбида кремния для уменьшения внутреннего сопротивления силовых устройств; в-третьих, использование трехуровневой, пятиуровневой и другой многоуровневой плоской электрической топологии и технологии плавного переключения снижает напряжение на силовом устройстве и снижает частоту переключения силового устройства.

1. ШИМ-модуляция пространственно-векторного напряжения.

Это полностью цифровой метод управления с преимуществами использования высокого напряжения постоянного тока и простоты управления, который широко используется в инверторах. Коэффициент использования напряжения постоянного тока высок, и при том же выходном напряжении можно использовать более низкое напряжение шины постоянного тока, тем самым уменьшая напряжение напряжения устройства переключения мощности, потери на переключение на устройстве меньше, а эффективность преобразования инвертора в определенной степени улучшается. улучшение. В синтезе пространственных векторов существует множество методов комбинирования векторных последовательностей. За счет различных комбинаций и последовательности можно получить эффект уменьшения количества моментов переключения силовых устройств, тем самым еще больше уменьшая коммутационные потери инверторных силовых устройств.

2. Компоненты, использующие материалы карбида кремния.

Сопротивление единицы площади устройств из карбида кремния составляет всего один процент от сопротивления кремниевых устройств. Сопротивление во включенном состоянии силовых устройств, таких как IGBT, изготовленных из карбидокремниевых материалов, снижается до одной десятой от сопротивления обычных кремниевых устройств. Технология карбида кремния позволяет эффективно уменьшить обратный ток восстановления диода, что позволяет снизить потери на переключение силового устройства, а также соответственно уменьшить токовую мощность, необходимую для главного переключателя. Поэтому использование диодов из карбида кремния в качестве встречно-параллельных диодов главного ключа — лучший способ повысить эффективность инвертора. способ. По сравнению с традиционными кремниевыми антипараллельными диодами с быстрым восстановлением, после использования антипараллельных диодов из карбида кремния ток обратного восстановления диода значительно снижается, а общий КПД преобразования может быть повышен на 1%. После использования быстрого IGBT скорость переключения увеличивается, а эффективность преобразования всей машины можно повысить на 2%. Когда встречно-параллельные диоды SiC сочетаются с быстрыми IGBT, эффективность инвертора еще больше повышается.

3. Мягкое переключение и многоуровневая технология.

Технология мягкого переключения использует принцип резонанса, чтобы ток или напряжение в коммутационном устройстве изменялись синусоидально или квазисинусоидально. Когда ток естественным образом достигает нуля, устройство выключается; когда напряжение естественным образом пересекает ноль, устройство включается. Это снижает потери на переключение и значительно решает такие проблемы, как индуктивное выключение и емкостное включение. Когда напряжение на трубке переключателя или ток, протекающий через трубку переключателя, равны нулю, он включается или выключается, чтобы в трубке переключателя не было потерь на переключение. По сравнению с традиционной двухуровневой структурой выход трехуровневого инвертора увеличивает нулевой уровень, а напряжение силового устройства снижается вдвое. Благодаря этому преимуществу при той же частоте переключения инвертор может использовать индуктор выходного фильтра меньшего размера, чем двухуровневая структура, и потери в индукторе, стоимость и объем могут быть эффективно уменьшены; и при том же содержании выходных гармоник, инвертор может использовать более низкую частоту переключения, чем двухуровневая структура, потери при переключении устройства меньше, а эффективность преобразования инвертора повышается.