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光伏逆变器中的黑科技
作者:管理员    发布于:2020-06-30 14:40   文字:【】【】【
  光伏逆变器是光伏系统中非常重要的设备。它的主要作用是将光伏组件的直流电转换为交流电。此外,逆变器还负责检测组件,电网和电缆的运行状态,并与外界通信。,系统安全管家等重要功能。在光伏行业标准NB32004-2013中,逆变器具有100多个严格的技术参数。只有在每个参数都合格之后,才能获得证书。中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局每年还将对保护连接,接触电流,固体绝缘的工频耐压,额定输入输出,转换效率,谐波和波形进行抽查。光伏并网逆变器产品的失真,功率因数。,直流组件,交流输出侧过压/欠压保护和其他9个项目进行了测试。从研发到批量生产的全新逆变器需要两年多的时间才能问世。除了过压和欠压保护外,逆变器还具有许多鲜为人知的黑色技术,例如泄漏电流控制和散热。设计,电磁兼容性,谐波抑制,关键设备保护,效率控制等,需要大量的人力和物力进行开发和测试。
  本文主要介绍逆变器如何提高效率
  逆变器的效率直接关系到系统的发电量,因此它是客户密切关注的重要指标。
  2018年1月,工业和信息化部发布了《光伏制造业规范条件》要求:中国带变压器的光伏逆变器的加权效率不得低于96%,无变压器的光伏逆变器的加权效率应不低于96%。中国的单相两级拓扑光伏逆变器的相关指标分别应不低于94.5%和96.8%,微型逆变器的相关指标应不低于94.3%和分别为95.5%。这个标准不高,它是入门级的,大多数制造商都可以达到。效率的不断提高是逆变器制造商一直追求的目标。集中式逆变器的效率在2010年平均约为96%,到2018年将提高到99%。“单相两级拓扑光伏逆变器逆变器的相关指标分别不少于94.5%和96.8%。单相变压器的效率不低于94.5%,变压器的效率不低于96%,大多数串式逆变器是无变压器的,单相中国的效率可以达到98%。
光伏逆变器
  1.变频器转换效率的重要性
  提高逆变器的转换效率非常重要。例如,如果我们将转换效率提高1%,则500KW的逆变器被视为平均每天4小时。逆变器每天可发电近20kWh。发送73,000kWh。这相当于5KW逆变器的发电量。这样,客户可以节省带有5KW逆变器的电站。因此,为了提高客户的最大利益,我们需要尽可能提高逆变器的转换效率。
  2.变频器效率的影响因素
  提高逆变器效率的唯一措施是减少损耗。逆变器的主要损耗来自功率开关(例如IGBT和MOSFET)以及磁性设备(例如变压器和电感器)。损耗与所选材料的电流,电压和工艺有关。
  IGBT的损耗主要包括导通损耗和开关损耗。传导损耗与器件的内阻和通过电流有关。开关损耗与设备的开关频率和设备承受的直流电压有关。
  电感的损耗主要包括铜损耗和铁损耗。铜损是指由电感线圈的电阻引起的损耗。当电流通过线圈电阻加热时,一部分电能转换为热能并损失,因为线圈通常由绝缘的铜线缠绕。这种结果称为铜损。铜损可以通过测量变压器的短路阻抗来计算。铁损包括两个方面:一个是磁滞损耗,另一个是涡流损耗。铁损可以通过测量变压器的空载电流来计算。
  3.如何提高变频器效率
  目前,有三种技术路线:一种是使用空间矢量脉冲宽度调制等控制方法来减少损耗,另一种是使用碳化硅材料来减小功率器件的内阻,第三种是使用多种三级和五级Ping电气拓扑和软开关技术等电源可降低功率设备两端的电压和功率设备的开关频率。
  电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)
  它是一种全数字控制方式,具有直流电压利用率高,易于控制的优点,在逆变器中得到了广泛的应用。直流电压利用率高,在相同输出电压大小下可以使用较低的直流母线电压,从而减小了功率开关器件的电压应力,器件上的开关损耗较小,并且逆变器的转换效率获得促销。在空间矢量合成中,存在多种矢量序列组合方法。通过不同的组合和排序,可以获得减少功率设备的开关数量的效果,从而可以进一步降低逆变器功率设备的开关损耗。
  使用碳化硅的组件
  碳化硅器件每单位面积的电阻仅为硅器件的百分之一。诸如由碳化硅材料制成的IGBT(绝缘栅双极晶体管)之类的功率器件的导通状态阻抗降低到传统硅器件的十分之一。碳化硅技术可以有效降低二极管反向恢复电流,从而降低功率。可以相应地减少器件的开关损耗和主开关所需的电流容量。因此,使用碳化硅二极管作为主开关的反并联二极管是提高逆变器效率的一种方法。
  与传统的快速恢复硅反并联二极管相比,使用碳化硅反并联二极管后,二极管的反向恢复电流大大降低,整体转换效率可提高1%。采用快速IGBT后,开关速度加快,整机转换效率提高2%。当SiC反并联二极管和快速IGBT结合使用时,逆变器的效率将进一步提高。
  软交换和多级技术
  软开关技术利用谐振原理使开关设备中的电流或电压根据正弦或准正弦定律变化。当电流自然过零时,该设备将关闭;当电压自然过零时,该设备便会开启。从而减少了开关损耗,同时极大地解决了感应关断,电容导通等问题。当开关管两端的电压或流过开关管的电流为零时,它会导通或关断,因此开关管不会有开关损耗。
  三级逆变器拓扑主要用于高压和大功率应用。与传统的两电平结构相比,三电平逆变器的输出增加了零电平,并且功率器件的电压应力减半。由于这一优势,在相同的开关频率下,三电平逆变器可以使用比两电平结构小的输出滤波电感器,从而可以有效地减少电感器的损耗,成本和体积。在含量相同的情况下,三电平逆变器可以使用比两电平结构更低的开关频率,器件的开关损耗更小,并且可以提高逆变器的转换效率。
  总结一下:
  光伏产业不能仅依靠政府补贴,而只能以平价发展。为了实现这一目标,一方面是降低成本,另一方面是增加发电收入。目前,光伏产业的各个产业链,包括组件和逆变器制造商,都在全力以赴。为了提高收入,需要从系统级别优化系统设计,并从设备级别提高每个组件的效率。光伏模块效率提高0.1%的背后是无数汗水和无数创新。同样的道理也适用于逆变器。逆变器效率每提高0.1%,就意味着研发人员会付出很多努力。