Ako zlepšiť účinnosť a výrobu energie fotovoltaických meničov?

Význam účinnosti premeny fotovoltaického meniča

Je veľmi dôležité zlepšiť účinnosť konverziefotovoltaické invertory . Napríklad, ak zvýšime účinnosť konverzie o 1 %, 500kW invertor dokáže generovať takmer o 20 kilowatthodín elektriny viac každý deň v priemere 4 hodiny. Ročne dokáže vyrobiť takmer 7 300 kilowatthodín elektriny navyše a za desať rokov o 73 000 kilowatthodín elektriny viac, čo zodpovedá výrobe energie 5 kW invertora. Týmto spôsobom môžu zákazníci ušetriť elektráreň s 5kW meničom, takže v záujme zlepšenia zákazníkov musíme v najlepšom záujme čo najviac zvýšiť účinnosť konverzie meniča.

Faktory ovplyvňujúce účinnosť fotovoltaického meniča

Jediným spôsobom, ako zlepšiť účinnosť meniča, je znížiť straty. Hlavné straty meniča pochádzajú z výkonových spínacích elektrónok, ako sú IGBT a MOSFET, ako aj z magnetických zariadení, ako sú transformátory a induktory. Straty súvisia s prúdom a napätím komponentov a procesom vybraných materiálov. Existujú vzťahy. Straty IGBT sú hlavne strata vedenia a strata spínania. Strata vedenia súvisí s vnútorným odporom zariadenia a prechádzajúcim prúdom. Spínacia strata súvisí so spínacou frekvenciou zariadenia a jednosmerným napätím, ktoré zariadenie vydrží.

Straty induktora zahŕňajú najmä straty medi a straty železa. Strata medi sa vzťahuje na stratu spôsobenú odporom cievky induktora. Keď prúd prechádza cez odpor cievky a zahreje sa, časť elektrickej energie sa premení na tepelnú energiu a stratí sa. Keďže cievka je vo všeobecnosti vyrobená z izolovaného medeného drôtu, je navinutá, preto sa nazýva strata medi. Stratu medi je možné vypočítať meraním skratovej impedancie transformátora. Strata železa zahŕňa dva aspekty: jeden je strata hysterézy a druhý je strata vírivým prúdom. Stratu železa je možné vypočítať meraním prúdu transformátora naprázdno.

Ako zvýšiť účinnosť fotovoltaického meniča?

V súčasnosti existujú tri technické cesty: jedným je použitie metód riadenia, ako je modulácia šírky impulzov s priestorovým vektorom na zníženie strát; druhou je použitie komponentov materiálu z karbidu kremíka na zníženie vnútorného odporu energetických zariadení; treťou je použitie trojúrovňovej, päťúrovňovej a inej viacúrovňovej plochej elektrickej topológie a technológie mäkkého spínania znižujú napätie na napájacom zariadení a znižujú frekvenciu spínania napájacieho zariadenia.

1. Napäťová priestorová vektorová pulzná šírková modulácia

Je to plne digitálna metóda riadenia s výhodami využitia vysokého jednosmerného napätia a jednoduchého ovládania a je široko používaná v invertoroch. Miera využitia jednosmerného napätia je vysoká a pri rovnakom výstupnom napätí je možné použiť nižšie napätie jednosmernej zbernice, čím sa zníži napäťové napätie spínacieho zariadenia, strata spínania na zariadení je menšia a účinnosť konverzie meniča. sa do určitej miery zlepšuje. zlepšenie. Pri syntéze priestorových vektorov existuje množstvo spôsobov kombinácie vektorových sekvencií. Prostredníctvom rôznych kombinácií a postupnosti je možné dosiahnuť efekt zníženia počtu spínacích časov výkonových zariadení, čím sa ďalej znížia spínacie straty výkonových invertorových zariadení.

2. Komponenty využívajúce materiály z karbidu kremíka

Odpor na jednotku plochy zariadení z karbidu kremíka je len jedno percento odporu zariadení z karbidu kremíka. Odolnosť výkonových zariadení, ako sú IGBT vyrobené z materiálov karbidu kremíka, v zapnutom stave je znížená na jednu desatinu v porovnaní s bežnými kremíkovými zariadeniami. Technológia karbidu kremíka môže účinne znížiť Reverzný obnovovací prúd diódy je malý, čo môže znížiť spínacie straty na výkonovom zariadení a podľa toho sa môže znížiť aj prúdová kapacita požadovaná hlavným vypínačom. Preto je použitie diód z karbidu kremíka ako antiparalelných diód hlavného vypínača najlepším spôsobom na zlepšenie účinnosti meniča. spôsobom. V porovnaní s tradičnými kremíkovými antiparalelnými diódami s rýchlou obnovou je po použití antiparalelných diód z karbidu kremíka reverzný regeneračný prúd diódy výrazne znížený a celková účinnosť konverzie sa môže zlepšiť o 1 %. Po použití rýchleho IGBT sa rýchlosť spínania zrýchli a účinnosť konverzie celého stroja sa môže zlepšiť o 2%. Keď sa antiparalelné diódy SiC skombinujú s rýchlymi IGBT, účinnosť meniča sa ďalej zlepší.

3. Mäkké prepínanie a viacúrovňová technológia

Technológia mäkkého spínania využíva princíp rezonancie, aby sa prúd alebo napätie v spínacom zariadení menili sínusovo alebo kvázi sínusovo. Keď prúd prirodzene prekročí nulu, zariadenie sa vypne; keď napätie prirodzene prekročí nulu, zariadenie sa zapne. To znižuje spínacie straty a výrazne rieši problémy, ako je indukčné vypínanie a kapacitné zapínanie. Keď je napätie na spínacej trubici alebo prúd pretekajúci spínacou trubicou nulový, zapne sa alebo vypne, takže v spínacej trubici nedochádza k žiadnej strate spínania. V porovnaní s tradičnou dvojúrovňovou štruktúrou zvyšuje výkon trojúrovňového meniča nulovú úroveň a napäťové namáhanie výkonového zariadenia sa zníži na polovicu. Kvôli tejto výhode pri rovnakej spínacej frekvencii môže menič použiť menšiu tlmivku výstupného filtra ako dvojúrovňová štruktúra a môže sa účinne znížiť strata tlmivky, náklady a objem; a pri rovnakom výstupnom harmonickom obsahu, menič môže používať nižšiu spínaciu frekvenciu ako dvojúrovňová štruktúra, strata spínania zariadenia je menšia a účinnosť konverzie meniča je zlepšená.