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如何選用太陽逆變器中大功率電子元件、匹配型號-KIA mos管

信息來源:本站 日期:2017-12-07 

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太陽能逆變器

太陽能逆變器主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路,一般采用SPWM處理器經過調制、濾波、升壓等,得到與照明負載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電供系統終端用戶使用。有了逆變器,就可使用直流蓄電池為電器提供交流電。


集中逆變

集中逆變一般用于大型光伏發電站(>10kW)的系統中,很多并行的光伏組串被連到同一臺集中逆變器的直流輸入端,一般功率大的使用三相的IGBT功率模塊,功率較小的使用場效應晶體管,同時使用DSP轉換控制器來改善所產出電能的質量,使它非常接近于正弦波電流。最大特點是系統的功率高,成本低。但受光伏組串的匹配和部分遮影的影響,導致整個光伏系統的效率和電產能。同時整個光伏系統的發電可靠性受某一光伏單元組工作狀態不良的影響。最新的研究方向是運用空間矢量的調制控制,以及開發新的逆變器的拓撲連接,以獲得部分負載情況下的高的效率。在SolarMax(索瑞·麥克)集中逆變器上,可以附加一個光伏陣列的接口箱,對每一串的光伏帆板串進行監控,如其中有一組串工作不正常,系統將會把這一信息傳到遠程控制器上,同時可以通過遠程控制將這一串停止工作,從而不會因為一串光伏串的故障而降低和影響整個光伏系統的工作和能量產出。


組串逆變

組串逆變器已成為現在國際市場上最流行的逆變器。組串逆變器是基于模塊化概念基礎上的,每個光伏組串(1kW-5kW)通過一個逆變器,在直流端具有最大功率峰值跟蹤,在交流端并聯并網。許多大型光伏電廠使用組串逆變器。優點是不受組串間模塊差異和遮影的影響,同時減少了光伏組件最佳工作點

與逆變器不匹配的情況,從而增加了發電量。技術上的這些優勢不僅降低了系統成本,也增加了系統的可靠性。同時,在組串間引入“主-從”的概念,使得在系統在單串電能不能使單個逆變器工作的情況下,將幾組光伏組串聯系在一起,讓其中一個或幾個工作,從而產出更多的電能。最新的概念為幾個逆變器相互組成一個“團隊”來代替“主-從”的概念,使得系統的可靠性又進了一步。


多組串逆變

多組串逆變是取了集中逆變和組串逆變的優點,避免了其缺點,可應用于幾千瓦的光伏發電站。在多組串逆變器中,包含了不同的單獨的功率峰值跟蹤和直流到直流的轉換器,這些直流通過一個普通的直流到交流的逆變器轉換成交流電,并網到電網上。光伏組串的不同額定值(如:不同的額定功率、每組串不同的組件數、組件的不同的生產廠家等等)、不同的尺寸或不同技術的光伏組件、不同方向的組串(如:東、南和西)、不同的傾角或遮影,都可以被連在一個共同的逆變器上,同時每一組串都工作在它們各自的最大功率峰值上。同時,直流電纜的長度減少、將組串間的遮影影響和由于組串間的差異而引起的損失減到最小。


組件逆變

組件逆變器是將每個光伏組件與一個逆變器相連,同時每個組件有一個單獨的最大功率峰值跟蹤,這樣組件與逆變器的配合更好。通常用于50W到400W的光伏發電站,總效率低于組串逆變器。由于是在交流處并聯,這就增加了交流側的連線的復雜性,維護困難。另一需要解決的是怎樣更有效的與電網并網,簡單的辦法是直接通過普通的交流電插座進行并網,這樣就可以減少成本和設備的安裝,但往往各地的電網的安全標準也許不允許這樣做,電力公司有可能反對發電裝置直接和普通家庭用戶的普通插座相連。另一和安全有關的因素是是否需要使用隔離變壓器(高頻或低頻),或者允許使用無變壓器式的逆變器。這一逆變器在玻璃幕墻中使用最為廣泛。


太陽能逆變器的效率

太陽能逆變器的效率指由于對可再生能源的需求,太陽能逆變器 (光電逆變器) 的市場正在不斷增長。而這些逆變器需要極高的效率和可靠性。對這些逆變器中采用的功率電路進行了考察,并推薦了針對開關和整流器件的最佳選擇。光電逆變器的一般結構如圖1所示,有三種不同的逆變器可供選擇。太陽光照射在通過串聯方式連接的太陽能模塊上,每一個模塊都包含了一組串聯的太陽能電池(Solar Cell)單元。太陽能模塊產生的直流 (DC) 電壓在幾百伏的數量級,具體數值根據模塊陣列的光照條件、電池的溫度及串聯模塊的數量而定。


這類逆變器的首要功能是把輸入的 DC電壓轉換為一穩定的值。該功能通過升壓轉換器來實現,并需要升壓開關和升壓二極管。在第一種結構中,升壓級之后是一個隔離的全橋變換器。全橋變壓器的作用是提供隔離。輸出上的第二個全橋變換器是用來從第一級的全橋變換器的直流DC變換成交流 (AC) 電壓。其輸出再經由額外的雙觸點繼電器開關連接到AC電網網絡之前被濾波,目的是在故障事件中提供安全隔離及在夜間與供電電網隔離。第二種結構是非隔離方案。其中,AC交流電壓由升壓級輸出的DC電壓直接產生。第三種結構利用功率開關和功率二極管的創新型拓撲結構,把升壓和AC交流產生部分的功能整合在一個專用拓撲中盡管太陽能電池板的轉換效率非常低,讓逆變器的效率盡可能接近100% 卻非常重要。在德國,安裝在朝南屋頂上的3kW串聯模塊預計每年可發電2550 kWh。若逆變器效率從95% 增加到 96%,每年便可以多發電25kWh。而利用額外的太陽能模塊產生這25kWh的費用與增加一個逆變器相當。由于效率從95% 提高到 96% 不會使到逆變器的成本加倍,故對更高效的逆變器進行投資是必然的選擇。對新興設計而言,以最具成本效益地提高逆變器效率是關鍵的設計準則。至于逆變器的可靠性和成本則是另外兩個設計準則。更高的效率可以降低負載周期上的溫度波動,從而提高可靠性,因此,這些準則實際上是相關聯的。模塊的使用也會提高可靠性。


功能作用

逆變器不只具有直交流變換功用,還具有最大限制地發揚太陽電池功能的功用和系統毛病維護功用。歸結起來有主動運轉和停機功用、最大功率跟蹤節制功用、防獨自運轉功用(并網系統用)、主動電壓調整功用(并網系統用)、直流檢測功用(并網系統用)、直流接地檢測功用(并網系統用)。這里簡略引見主動運轉和停機功用及最大功率跟蹤節制功用。


1、主動運轉和停機功用

早晨日出后,太陽輻射強度逐步加強,太陽電池的輸出也隨之增大,當到達逆變器任務所需的輸出功率后,逆變器即主動開端運轉。進入運轉后,逆變器便每時每刻看管太陽電池組件的輸出,只需太陽電池組件的輸出功率大于逆變器任務所需的輸出功率,逆變器就繼續運轉;直到日落停機,即便陰雨天逆變器也能運轉。當太陽電池組件輸出變小,逆變器輸出接近0時,逆變器便構成待機形態。


2、最大功率跟蹤節制功用

太陽電池組件的輸出是隨太陽輻射強度和太陽電池組件本身溫度(芯片溫度)而轉變的。別的因為太陽電池組件具有電壓隨電流增大而下降的特征,因而存在能獲取最大功率的最佳任務點。太陽輻射強度是轉變著的,明顯最佳任務點也是在轉變的。相關于這些轉變,一直讓太陽電池組件的任務點處于最大功率點,系統一直從太陽電池組件獲取最大功率輸出,這種節制就是最大功率跟蹤節制。太陽能發電系統用的逆變器的最大特點就是包羅了最大功率點跟蹤(MPPT)這一功用。

太陽能逆變器匹配型號表

Part Numbe ID(A) VDSS(V) Max RDS(ON)@60%ID(Ω) ciss/pF
KIA18N50H 18 500 0.25-0.32 2500 TO-220F、3P、247
KIA20N50H 20 500 0.21-0.26 2700 TO-220F、3P、247
KIA24N50H 24 500 0.16-0.2 3500 TO-3P、247
KIA28N50H 28 500 0.032-0.038 2020 TO-252
KNH8150A 30 500 0.15-0.2 4150 TO-3P
KIA2906A 130 60 0.006-0.007 3100

TO-247、220

KIA2808A 150 80 0.004-0.0045 6109 TO-3P、263
KIA2806A 160 60 0.004-0.0045 4376 TO-220、3P、247
KIA1906A 230 60 0.003-0.0035 7300 TO-247

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