Làm thế nào để nâng cao hiệu suất và phát điện của bộ biến tần quang điện?

Tầm quan trọng của hiệu suất chuyển đổi biến tần quang điện

Điều quan trọng là nâng cao hiệu suất chuyển đổi củabiến tần quang điện . Ví dụ: nếu chúng ta tăng hiệu suất chuyển đổi thêm 1% thì một biến tần 500KW có thể tạo ra thêm gần 20 kilowatt giờ điện mỗi ngày trong thời gian trung bình là 4 giờ. Nó có thể tạo ra thêm gần 7.300 kilowatt giờ điện mỗi năm và thêm 73.000 kilowatt giờ điện trong 10 năm, tương đương với công suất phát điện của một biến tần 5KW. Bằng cách này, khách hàng có thể tiết kiệm một nhà máy điện bằng biến tần 5KW, vì vậy để cải thiện lợi ích tốt nhất của khách hàng, chúng tôi cần tăng hiệu suất chuyển đổi của biến tần lên nhiều nhất có thể.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất biến tần quang điện

Cách duy nhất để nâng cao hiệu suất của biến tần là giảm tổn thất. Tổn thất chính của biến tần đến từ các ống chuyển mạch nguồn như IGBT và MOSFET, cũng như các thiết bị từ tính như máy biến áp và cuộn cảm. Tổn thất liên quan đến dòng điện và điện áp của các bộ phận cũng như quá trình xử lý vật liệu được chọn. Có những mối quan hệ. Tổn hao của IGBT chủ yếu là tổn hao dẫn và tổn hao chuyển mạch. Tổn hao dẫn điện có liên quan đến điện trở trong của thiết bị và dòng điện chạy qua. Tổn hao chuyển mạch liên quan đến tần số chuyển mạch của thiết bị và điện áp DC mà thiết bị chịu được.

Tổn hao của cuộn cảm chủ yếu bao gồm tổn hao đồng và tổn hao sắt. Tổn hao đồng là tổn thất do điện trở của cuộn dây cảm ứng gây ra. Khi dòng điện đi qua điện trở cuộn dây và nóng lên, một phần năng lượng điện sẽ chuyển thành nhiệt năng và bị mất đi. Vì cuộn dây thường được làm bằng dây đồng cách điện. Nó được quấn nên gọi là tổn hao đồng. Tổn thất đồng có thể được tính bằng cách đo trở kháng ngắn mạch của máy biến áp. Tổn hao sắt bao gồm hai khía cạnh: một là tổn thất trễ và hai là tổn thất dòng điện xoáy. Tổn thất sắt có thể được tính bằng cách đo dòng điện không tải của máy biến áp.

Làm thế nào để nâng cao hiệu quả của biến tần quang điện?

Hiện tại có ba hướng kỹ thuật: một là sử dụng các phương pháp điều khiển như điều chế độ rộng xung vectơ không gian để giảm tổn thất; hai là sử dụng các thành phần vật liệu cacbua silic để giảm điện trở trong của các thiết bị điện; thứ ba là sử dụng cấu trúc liên kết điện phẳng ba cấp, năm cấp và đa cấp khác và công nghệ chuyển mạch mềm giúp giảm điện áp trên thiết bị nguồn và giảm tần số chuyển mạch của thiết bị điện.

1. Điều chế độ rộng xung vectơ không gian điện áp

Đây là phương pháp điều khiển kỹ thuật số hoàn toàn với ưu điểm là sử dụng điện áp DC cao và điều khiển dễ dàng, được sử dụng rộng rãi trong các bộ biến tần. Tốc độ sử dụng điện áp DC cao và có thể sử dụng điện áp bus DC thấp hơn trong cùng một điện áp đầu ra, do đó làm giảm ứng suất điện áp của thiết bị chuyển mạch nguồn, tổn thất chuyển mạch trên thiết bị nhỏ hơn và hiệu suất chuyển đổi của biến tần được cải thiện ở một mức độ nhất định. sự cải tiến. Trong tổng hợp vectơ không gian, có rất nhiều phương pháp kết hợp chuỗi vectơ. Thông qua các kết hợp và trình tự khác nhau, có thể đạt được hiệu quả giảm số lần chuyển mạch của các thiết bị nguồn, từ đó giảm hơn nữa tổn thất chuyển mạch của các thiết bị nguồn biến tần.

2. Linh kiện sử dụng vật liệu cacbua silic

Điện trở trên một đơn vị diện tích của thiết bị cacbua silic chỉ bằng 1% so với thiết bị silicon. Điện trở ở trạng thái của các thiết bị điện như IGBT làm bằng vật liệu cacbua silic giảm xuống còn 1/10 so với các thiết bị silicon thông thường. Công nghệ cacbua silic có thể giảm hiệu quả Dòng phục hồi ngược của diode nhỏ, có thể giảm tổn thất chuyển mạch trên thiết bị nguồn và công suất dòng điện mà công tắc chính yêu cầu cũng có thể giảm tương ứng. Vì vậy, sử dụng điốt cacbua silic làm điốt chống song song của công tắc chính là cách tốt nhất để nâng cao hiệu suất của biến tần. đường. So với điốt phản song song silicon phục hồi nhanh truyền thống, sau khi sử dụng điốt phản song song cacbua silic, dòng phục hồi ngược của diode giảm đáng kể và hiệu suất chuyển đổi tổng thể có thể được cải thiện thêm 1%. Sau khi sử dụng IGBT nhanh, tốc độ chuyển đổi được tăng tốc và hiệu suất chuyển đổi của toàn bộ máy có thể được cải thiện thêm 2%. Khi kết hợp điốt chống song song SiC với IGBT nhanh, hiệu suất của biến tần sẽ được cải thiện hơn nữa.

3. Công nghệ chuyển mạch mềm và đa cấp

Công nghệ chuyển mạch mềm sử dụng nguyên lý cộng hưởng để làm cho dòng điện hoặc điện áp trong thiết bị chuyển mạch thay đổi theo hình sin hoặc gần như hình sin. Khi dòng điện tự nhiên vượt qua 0, thiết bị sẽ tắt; khi điện áp tự nhiên vượt qua 0, thiết bị sẽ được bật. Điều này làm giảm tổn thất chuyển mạch và giải quyết đáng kể các vấn đề như tắt cảm ứng và bật điện dung. Khi điện áp trên ống công tắc hoặc dòng điện chạy qua ống công tắc bằng 0, nó sẽ được bật hoặc tắt để không có tổn thất chuyển mạch trong ống công tắc. So với cấu trúc hai cấp truyền thống, đầu ra của biến tần ba cấp tăng mức 0 và ứng suất điện áp của thiết bị nguồn giảm một nửa. Do lợi thế này, ở cùng tần số chuyển đổi, biến tần có thể sử dụng cuộn cảm lọc đầu ra nhỏ hơn cấu trúc hai cấp và có thể giảm tổn thất, chi phí và khối lượng của cuộn cảm một cách hiệu quả; và ở cùng một nội dung hài đầu ra, Biến tần có thể sử dụng tần số chuyển mạch thấp hơn cấu trúc hai cấp, tổn thất chuyển mạch của thiết bị nhỏ hơn và hiệu suất chuyển đổi của biến tần được cải thiện.