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中压电网的碳化硅逆变器

来源:   2021-01-28 17:50:20

德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)开发了250 kW的碳化硅(SiC)逆变器,该逆变器可用于连接到中压电网的公用事业规模的光伏项目。与带有硅晶体管的标准PV逆变器相比,这种SiC器件的创建者声称,当PV装置连接到中压网络时,它不需要50 Hz的变压器。

该逆变器由3.3 kV SiC晶体管构成,其功率损耗低于标准硅晶体管。Fraunhofer的科学家指出:“这使得可以以16 kHz的开关频率操作逆变器堆栈。”“使用最先进的硅晶体管,在该电压等级中,开关频率只能降低约10倍。”根据科学家的说法,该器件具有较高的开关频率,从而导致无源元件的尺寸更小。

弗劳恩霍夫(Fraunhofer)ISE的逆变器还配备了主动液体冷却技术,该技术将液态合成酯泵入器件中以冷却晶体管。研究人员进一步解释说:“与此同时,用于滤清器扼流圈的冷却介质用作电绝缘介质,从而使滤清器扼流圈变得更加紧凑。”

该逆变器以98.4%的效率运行,并且可以安装在多个逆变器堆栈的模块化互连中,这使其成为兆瓦级系统部署的理想之选。该研究所表示:“考虑到开关柜和冷却装置的额外安装空间,与该电压等级的商用逆变器系统相比,逆变器系统可节省多达40%的体积。”

这些逆变器被科学家定义为“高阻SiC器件”,在中压范围内可以有广泛的应用。“特别是对于大型光伏电站,趋势是越来越高的电压,” Fraunhofer ISE中压电力电子团队的负责人Andreas Hensel确认。

已知基于碳化硅的逆变器提供更高的功率密度并且对冷却的需求更少,与基于硅晶体管的传统逆变器相比,其导致较低的总体系统成本。然而,碳化硅和绝缘二氧化硅材料之间的界面处的缺陷仍然是将该技术带入批量生产的主要障碍。

德国工业集团西门子的子公司德国逆变器制造商Kaco New Energy于12月推出了两款用于大型光伏项目的SiC串逆变器。迄今为止,其他逆变器制造商仅作为原型或小规模生产而开发了碳化硅器件。

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