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如何选用太阳逆变器中大功率电子元件、匹配型号-KIA mos管

信息来源:本站 日期:2017-12-07 

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太阳能逆变器

太阳能逆变器主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路,一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等,得到与照明负载频率、额定电压等相匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。有了逆变器,就可使用直流蓄电池为电器提供交流电。


集中逆变

集中逆变一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中,很多并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端,一般功率大的使用三相的IGBT功率模块,功率较小的使用场效应晶体管,同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量,使它非常接近于正弦波电流。最大特点是系统的功率高,成本低。但受光伏组串的匹配和部分遮影的影响,导致整个光伏系统的效率和电产能。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制,以及开发新的逆变器的拓扑连接,以获得部分负载情况下的高的效率。在SolarMax(索瑞·麦克)集中逆变器上,可以附加一个光伏阵列的接口箱,对每一串的光伏帆板串进行监控,如其中有一组串工作不正常,系统将会把这一信息传到远程控制器上,同时可以通过远程控制将这一串停止工作,从而不会因为一串光伏串的故障而降低和影响整个光伏系统的工作和能量产出。


组串逆变

组串逆变器已成为现在国际市场上最流行的逆变器。组串逆变器是基于模块化概念基础上的,每个光伏组串(1kW-5kW)通过一个逆变器,在直流端具有最大功率峰值跟踪,在交流端并联并网。许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响,同时减少了光伏组件最佳工作点

与逆变器不匹配的情况,从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本,也增加了系统的可靠性。同时,在组串间引入“主-从”的概念,使得在系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下,将几组光伏组串联系在一起,让其中一个或几个工作,从而产出更多的电能。最新的概念为几个逆变器相互组成一个“团队”来代替“主-从”的概念,使得系统的可靠性又进了一步。


多组串逆变

多组串逆变是取了集中逆变和组串逆变的优点,避免了其缺点,可应用于几千瓦的光伏发电站。在多组串逆变器中,包含了不同的单独的功率峰值跟踪和直流到直流的转换器,这些直流通过一个普通的直流到交流的逆变器转换成交流电,并网到电网上。光伏组串的不同额定值(如:不同的额定功率、每组串不同的组件数、组件的不同的生产厂家等等)、不同的尺寸或不同技术的光伏组件、不同方向的组串(如:东、南和西)、不同的倾角或遮影,都可以被连在一个共同的逆变器上,同时每一组串都工作在它们各自的最大功率峰值上。同时,直流电缆的长度减少、将组串间的遮影影响和由于组串间的差异而引起的损失减到最小。


组件逆变

组件逆变器是将每个光伏组件与一个逆变器相连,同时每个组件有一个单独的最大功率峰值跟踪,这样组件与逆变器的配合更好。通常用于50W到400W的光伏发电站,总效率低于组串逆变器。由于是在交流处并联,这就增加了交流侧的连线的复杂性,维护困难。另一需要解决的是怎样更有效的与电网并网,简单的办法是直接通过普通的交流电插座进行并网,这样就可以减少成本和设备的安装,但往往各地的电网的安全标准也许不允许这样做,电力公司有可能反对发电装置直接和普通家庭用户的普通插座相连。另一和安全有关的因素是是否需要使用隔离变压器(高频或低频),或者允许使用无变压器式的逆变器。这一逆变器在玻璃幕墙中使用最为广泛。


太阳能逆变器的效率

太阳能逆变器的效率指由于对可再生能源的需求,太阳能逆变器 (光电逆变器) 的市场正在不断增长。而这些逆变器需要极高的效率和可靠性。对这些逆变器中采用的功率电路进行了考察,并推荐了针对开关和整流器件的最佳选择。光电逆变器的一般结构如图1所示,有三种不同的逆变器可供选择。太阳光照射在通过串联方式连接的太阳能模块上,每一个模块都包含了一组串联的太阳能电池(Solar Cell)单元。太阳能模块产生的直流 (DC) 电压在几百伏的数量级,具体数值根据模块阵列的光照条件、电池的温度及串联模块的数量而定。


这类逆变器的首要功能是把输入的 DC电压转换为一稳定的值。该功能通过升压转换器来实现,并需要升压开关和升压二极管。在第一种结构中,升压级之后是一个隔离的全桥变换器。全桥变压器的作用是提供隔离。输出上的第二个全桥变换器是用来从第一级的全桥变换器的直流DC变换成交流 (AC) 电压。其输出再经由额外的双触点继电器开关连接到AC电网网络之前被滤波,目的是在故障事件中提供安全隔离及在夜间与供电电网隔离。第二种结构是非隔离方案。其中,AC交流电压由升压级输出的DC电压直接产生。第三种结构利用功率开关和功率二极管的创新型拓扑结构,把升压和AC交流产生部分的功能整合在一个专用拓扑中尽管太阳能电池板的转换效率非常低,让逆变器的效率尽可能接近100% 却非常重要。在德国,安装在朝南屋顶上的3kW串联模块预计每年可发电2550 kWh。若逆变器效率从95% 增加到 96%,每年便可以多发电25kWh。而利用额外的太阳能模块产生这25kWh的费用与增加一个逆变器相当。由于效率从95% 提高到 96% 不会使到逆变器的成本加倍,故对更高效的逆变器进行投资是必然的选择。对新兴设计而言,以最具成本效益地提高逆变器效率是关键的设计准则。至于逆变器的可靠性和成本则是另外两个设计准则。更高的效率可以降低负载周期上的温度波动,从而提高可靠性,因此,这些准则实际上是相关联的。模块的使用也会提高可靠性。


功能作用

逆变器不只具有直交流变换功用,还具有最大限制地发扬太阳电池功能的功用和系统毛病维护功用。归结起来有主动运转和停机功用、最大功率跟踪节制功用、防独自运转功用(并网系统用)、主动电压调整功用(并网系统用)、直流检测功用(并网系统用)、直流接地检测功用(并网系统用)。这里简略引见主动运转和停机功用及最大功率跟踪节制功用。


1、主动运转和停机功用

早晨日出后,太阳辐射强度逐步加强,太阳电池的输出也随之增大,当到达逆变器任务所需的输出功率后,逆变器即主动开端运转。进入运转后,逆变器便每时每刻看管太阳电池组件的输出,只需太阳电池组件的输出功率大于逆变器任务所需的输出功率,逆变器就继续运转;直到日落停机,即便阴雨天逆变器也能运转。当太阳电池组件输出变小,逆变器输出接近0时,逆变器便构成待机形态。


2、最大功率跟踪节制功用

太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件本身温度(芯片温度)而转变的。别的因为太阳电池组件具有电压随电流增大而下降的特征,因而存在能获取最大功率的最佳任务点。太阳辐射强度是转变着的,明显最佳任务点也是在转变的。相关于这些转变,一直让太阳电池组件的任务点处于最大功率点,系统一直从太阳电池组件获取最大功率输出,这种节制就是最大功率跟踪节制。太阳能发电系统用的逆变器的最大特点就是包罗了最大功率点跟踪(MPPT)这一功用。

太阳能逆变器匹配型号表

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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