A fotovoltaikus erőművekben a "költségcsökkentés és a hatékonyság javításának" versenyében a rácshoz csatlakoztatott inverterek "nagyfrekvenciás" technológiája kulcsfontosságú áttörésgé válik. A kapcsolási frekvencia növelésével (a hagyományos 10 kHz -től több mint 50 kHz -re) a frekvenciaváltó térfogata 50%-kal csökkent, a súly 60%-kal csökkent, és az átalakítási hatékonyság meghaladta a 99%-ot. Ez a "kicsi és pontos" átalakulás nemcsak csökkenti az erőmű földfelszállási és szállítási költségeit, hanem a gyors reagálási képesség révén javítja az új energia barátságosságát a rács számára, újradefiniálva a rácshoz csatlakoztatott inverterek teljesítményhatárát.
1 A nagyfrekvenciás átalakítás alap logikája: a mágneses alkatrészek csökkentése és a válaszadási sebesség javítása
A mágneses alkatrészek „méretű mágiája”. A mágneses alkatrészek, például a transzformátorok és induktorok mennyisége fordítottan arányos a kapcsolási gyakorisággal. Ha a frekvenciát 10 kHz -ről 50 kHz -re növelik, az azonos teljesítményű induktorok mennyisége eredeti méretük 1/5 -re csökkenthető. A 60 kHz-es magas frekvenciájú kialakítás elfogadása után egy bizonyos márkából egy 50 kW-os húros inverter mennyiségét a hagyományos 80 literről 35 l-re csökkentették, a súlyt 50 kg-ról 22 kg-ra csökkentették, és az egységenkénti szállítási költség 40%-kal csökkent. A hegyi fotovoltaikus erőművek telepítésénél a kézi kezelés hatékonysága háromszor megnövekedett.
Minőségi ugrás a dinamikus válaszképességben. A nagyfrekvenciás kapcsoló felgyorsítja a frekvenciaváltó válaszsebességét a rácsfeszültség és az áram változására. A nagyfrekvenciás átalakítás után a 100 kW-os inverter jelenlegi hurok-kontroll sávszélessége 1 kHz-ről 5 kHz-re növekszik. Amikor a rácsfeszültség hirtelen emelkedik, a kimenetet 200 μ s -on belül beállíthatjuk, hogy elkerüljék a túlfeszültség -védelmi hatást. Ez a gyors válasz jelentősen javítja a frekvenciaváltó „útján keresztüli képességét” rácshibák esetén, és a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) szigorú tesztelését végezte.
2 Műszaki kihívások és áttörések: A "fűtési nehézségek" -től a "hatékonysági egyensúlyig"
A hőeloszlás kialakítása megoldja a magas frekvenciájú veszteségeket. A kapcsolási frekvencia növekedése az IGBT váltási veszteségének növekedéséhez vezet (arányos a gyakorisággal). Egy bizonyos vállalkozás a "Szilícium-karbid (SIC) eszközök+mikrocsatorna vízhűtés" kombinációs sémáját fogadja el: a SIC MOSFET váltásvesztesége csak a hagyományos szilícium-alapú IGBT-jének egyharmada. A mikrocsatorna-mosogatóval kombinálva, 2L/perc áramlási sebességgel, az 50 kHz-es magas frekvenciájú frekvenciaváltó hőmérséklet-emelkedését 40k-en belül szabályozzák, amely 50% -kal alacsonyabb, mint a léghűtési séma.
A lágy kapcsolási technológia kiegyensúlyozza a hatékonyságot és a gyakoriságot. A hagyományos kemény kapcsolók a hatékonyság hirtelen csökkenését tapasztalják meg magas frekvenciákon, míg a "nulla feszültségváltás (ZVS)" technológia rezonáns áramkört használ, hogy a kapcsoló tranzisztor magatartása/kikapcsolása nulla feszültséggel kikapcsoljon, kiküszöbölve a kapcsolási veszteségeket. A technológia elfogadása után egy magas frekvenciájú inverter 99,2% -os konverziós hatékonyságot tartott fenn 50 kHz-es frekvencián, amely 1,5 százalékponttal magasabb, mint a kemény váltási rendszer. Az éves energiatermelés 30 kWh/kW -val nőtt, ami megegyezik az egy 50 kW -os inverter 15000 jüan éves növekedésével.
Az elektromágneses kompatibilitás finomhangolt vezérlése (EMC). A fő kihívás a magas frekvenciájú kapcsolók által generált elektromágneses interferencia (EMI). A mérnökök optimalizálták a PCB elrendezését (a magas frekvenciájú áramkörhosszot 5 cm-en belül) és az elfogadott többlépcsős EMI-szűrők (Common Mode+Different Mode induktivitás) rövidítése annak biztosítása érdekében, hogy az inverter elektromágneses sugárzási szintje megfeleljen az EN 61000-6-4 szabványnak. A sugárzási intenzitás a 30MHz-1 GHz frekvenciasávban kevesebb, mint 54dB μ V/m, elkerülve az erőmű kommunikációs rendszerével való interferenciát.
3 A forgatókönyv adaptációja: Átfogó behatolás a nagyméretű erőművektől az elosztott fotovoltaikumig
A nagy teljesítmény sűrűségének előnye a földi erőművekben. A Belső-Mongólia 1 GW-os fotovoltaikus erőmű 1500 V-os magas frekvenciájú invertereket fogad el, egyetlen kapacitással 125 kW, csökkentve a berendezések számát 52% -kal a hagyományos 60 kW-os modellekhez képest, 30% -ot takarítva meg a kábelhasználatban, és az erőmű építési periódusát 15 napra rövidíti. Kompakt kialakítása (0,5 négyzetméterenként 0,5 négyzetméter) 60% -kal csökkenti a frekvenciaváltó helyiségét, és csökkenti az építkezés költségeit.
Az elosztott fotovoltaikusok "rugalmas telepítési" funkciója. A háztartási és kereskedelmi elosztott forgatókönyvek nagyobb hangsúlyt fektetnek az inverterek tömörségére és könnyű használatára. A magas frekvenciájú 3 kW-os háztartási inverternek olyan mennyisége van, amely csak a hagyományos modellek egyharmada, és közvetlenül a falra szerelhető, anélkül, hogy külön számítógépes szobára lenne szükség. Egy bizonyos márka "Micro Magas frekvenciájú inverter" még a fotovoltaikus modulok (BIPV) hátuljára is integrálva van, elérve a "Plug and Play" -et, és csökkentve a telepítési időt 2 óráról 30 percre.
A SIC-eszközök költségeinek csökkenésével és a magas frekvenciájú topológiák érettségével a csatlakoztatott inverterek rács gyakorisága 100 kHz felé mozog, és az energia sűrűségének várhatóan meghaladja az 5 kW/L-t, és a hatékonyság 99,5%-kal közeledik. Ez a "nagyfrekvenciás" forradalom nemcsak javítja a műszaki paramétereket, hanem elősegíti a fotovoltaikus erőművek „kiterjedt felépítésről” és a „kifinomult műveletről” való áttérését is, amely hardver alapot biztosít az új energia megfizethető rácscsatlakozásához és felgyorsítva az energiaátalakítás folyamatát.