Як підвищити ефективність і виробництво електроенергії фотоелектричними інверторами?

Важливість ефективності перетворення фотоелектричного інвертора

Дуже важливо підвищити ефективність перетворенняфотоелектричні інвертори . Наприклад, якщо ми збільшимо ефективність перетворення на 1%, інвертор потужністю 500 кВт може генерувати майже на 20 кіловат годин електроенергії більше щодня протягом у середньому 4 годин. Він може генерувати майже 7300 кіловат-годин електроенергії більше на рік і ще 73 000 кіловат-годин електроенергії за десять років, що еквівалентно виробленню електроенергії інвертором потужністю 5 кВт. Таким чином, клієнти можуть зберегти електростанцію з інвертором потужністю 5 кВт, тому, щоб покращити клієнта. В інтересах клієнтів, нам потрібно якомога більше підвищити ефективність перетворення інвертора.

Фактори, що впливають на ефективність фотоелектричного інвертора

Єдиний спосіб підвищити ефективність інвертора - зменшити втрати. Основні втрати інвертора походять від силових комутаційних трубок, таких як IGBT і MOSFET, а також магнітних пристроїв, таких як трансформатори та індуктори. Втрати пов’язані зі струмом і напругою компонентів і процесом обраних матеріалів. Є відносини. Втрати IGBT - це в основному втрати провідності та втрати на перемикання. Втрата провідності пов'язана з внутрішнім опором пристрою та струмом, що проходить. Втрати при перемиканні пов’язані з частотою перемикання пристрою та напругою постійного струму, яку пристрій витримує.

Втрати індуктора в основному включають втрати міді та втрати заліза. Втрати міді – це втрати, спричинені опором котушки індуктивності. Коли струм проходить через опір котушки і нагрівається, частина електричної енергії перетворюється на теплову енергію і втрачається. Оскільки котушка, як правило, виготовлена ​​з ізольованого мідного дроту, вона намотана, тому це називається мідними втратами. Втрати міді можна розрахувати шляхом вимірювання опору короткого замикання трансформатора. Втрати в залізі включають два аспекти: один - це втрати на гістерезис, а інший - втрати на вихрові струми. Втрати в залізі можна розрахувати, вимірявши струм холостого ходу трансформатора.

Як підвищити ефективність фотоелектричного інвертора?

В даний час існує три технічних шляхи: один полягає у використанні методів управління, таких як просторово-векторна широтно-імпульсна модуляція для зменшення втрат; інший полягає у використанні компонентів карбіду кремнію для зменшення внутрішнього опору силових пристроїв; по-третє, використовувати трирівневу, п'ятирівневу та іншу багаторівневу плоску електричну топологію та технологію м'якого перемикання, щоб зменшити напругу на пристрої живлення та зменшити частоту перемикання пристрою живлення.

1. Широтно-імпульсна модуляція просторового вектора напруги

Це повністю цифровий метод керування з перевагами використання високої напруги постійного струму та легкого керування, і широко використовується в інверторах. Рівень використання напруги постійного струму є високим, і нижча напруга шини постійного струму може використовуватися при тій самій вихідній напрузі, тим самим зменшуючи напругу пристрою комутації живлення, втрати комутації на пристрої менші, а ефективність перетворення інвертора певною мірою покращується. поліпшення. У космічному векторному синтезі існує безліч методів комбінування векторних послідовностей. За допомогою різних комбінацій і послідовності можна отримати ефект зменшення кількості часів перемикання силових пристроїв, тим самим додатково зменшуючи втрати на перемикання інверторних силових пристроїв.

2. Компоненти з використанням карбіду кремнію

Опір на одиницю площі пристроїв з карбіду кремнію становить лише один відсоток від опору кремнієвих пристроїв. Опір у відкритому стані силових пристроїв, таких як IGBT, виготовлені з матеріалів карбіду кремнію, зменшено до однієї десятої, ніж у звичайних кремнієвих пристроїв. Технологія карбіду кремнію може ефективно зменшити Зворотний струм відновлення діода невеликий, що може зменшити втрати комутації на пристрої живлення, а потужність струму, необхідну для головного вимикача, також можна відповідно зменшити. Тому використання діодів з карбіду кремнію як антипаралельних діодів головного вимикача є найкращим способом підвищення ефективності інвертора. спосіб. У порівнянні з традиційними кремнієвими антипаралельними діодами зі швидким відновленням, після використання антипаралельних діодів з карбіду кремнію зворотний струм відновлення діода значно зменшується, а загальна ефективність перетворення може бути покращена на 1%. Після використання швидкого IGBT швидкість перемикання прискорюється, а ефективність перетворення всієї машини може бути покращена на 2%. Коли SiC антипаралельні діоди поєднуються з швидкими IGBT, ефективність інвертора буде додатково покращена.

3. М'яка комутація та багаторівнева технологія

Технологія м’якого перемикання використовує принцип резонансу, щоб сила струму або напруги в комутаційному пристрої змінювалася синусоїдально або квазісинусоїдально. Коли струм природно перетинає нуль, пристрій вимикається; коли напруга природно перетинає нуль, пристрій включається. Це зменшує втрати при перемиканні та значною мірою вирішує такі проблеми, як індуктивне вимикання та ємнісне вмикання. Коли напруга на перемикальній трубці або струм, що протікає через перемикальну трубку, дорівнює нулю, він вмикається або вимикається, щоб у перемикальній трубці не було втрат на перемикання. У порівнянні з традиційною дворівневою структурою, вихід трирівневого інвертора збільшує нульовий рівень, а напруга напруги силового пристрою зменшується вдвічі. Завдяки цій перевагі за тієї самої частоти перемикання інвертор може використовувати менший індуктор вихідного фільтра, ніж дворівнева структура, і втрати індуктора, вартість і обсяг можуть бути ефективно зменшені; і при тому самому вихідному гармонічному вмісті, інвертор може використовувати нижчу частоту перемикання, ніж дворівнева структура, втрати на комутацію пристрою менші, а ефективність перетворення інвертора покращена.