你知道現(xiàn)狀光伏電站中的碳化硅逆變器的特點有哪些嗎？

在現(xiàn)在的生活中，太陽能產(chǎn)品處處可見，人們用太陽能煮飯，還有太陽能熱水器等等，無處不見太陽能產(chǎn)品，當(dāng)然，最重要的還是太陽能發(fā)電，但是目前的技術(shù)并不能讓人們很好利用太陽能發(fā)電。

德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所(Fraunhofer ISE)研發(fā)了一款250kW的碳化硅逆變器，可用于連接中壓系統(tǒng)的公用事業(yè)規(guī)模的光伏項目。與采用硅晶體管的普通光伏逆變器相比，這款碳化硅逆變器的研發(fā)者聲稱，采用該產(chǎn)品后光伏發(fā)電系統(tǒng)連接到中壓電網(wǎng)時，不再需要50HZ變壓器。

光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。當(dāng)光子照在金屬上時，其能量可以被金屬中的電子吸收。電子吸收的能量足夠大，足以克服金屬的內(nèi)部重力而起作用，從金屬表面逸出并成為光電子。硅原子有4個外部電子。如果純硅摻雜有5個外部電子(例如磷原子)，它將成為N型半導(dǎo)體;如果純硅摻雜了3個外部電子，例如硼原子形成P型半導(dǎo)體。當(dāng)P型和N型結(jié)合時，接觸表面將形成電勢差并成為太陽能電池。

當(dāng)陽光照射到P-N結(jié)時，電流從P型側(cè)流向N型側(cè)，從而形成電流。光伏發(fā)電是一種現(xiàn)象，其中光在不平坦的半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬鍵合的不同部分之間引起電勢差。首先是將光子(光波)轉(zhuǎn)換為電子，然后將光能轉(zhuǎn)換為電能的過程。其次是形成電壓的過程。

逆變器電源的體積和重量主要由儲能組件決定，因此逆變器電源的小型化本質(zhì)上是盡可能減小儲能組件的體積。因此，當(dāng)我們將頻率從50Hz增加到20KHz時，電氣設(shè)備的體積和重量大約減少到工頻設(shè)計的5-10%。主要材料可節(jié)省90%或更多，而電可節(jié)省30%以上。由于電力電子設(shè)備的工作頻率上限的逐漸增加，逆變器電源的體積和重量也將越來越小。在一定范圍內(nèi)，增加開關(guān)頻率不僅可以有效減小電容器，電感器和變壓器的尺寸，而且可以抑制干擾并提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。因此，高頻是逆變電源的主要發(fā)展方向。

該逆變器使用3.3kV碳化硅晶體管，其功率損耗低于標準的硅晶體管。弗勞恩霍夫(Fraunhofer)的科學(xué)家指出：“這允許通過以16kHz的頻率開關(guān)來操作電站的逆變器組。即使使用最先進的硅晶體管，在此電壓水平下，最多也只能使用1.6。兩者之間的KHz開關(guān)相差十倍?！备鶕?jù)科學(xué)家的說法，使用較高頻率的開關(guān)可以使用較小格式的無源組件。

逆變器的缺點之一是噪聲大。單純追求高頻會增加噪音。原則上，使用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)既可以提高頻率又可以降低噪聲。因此，盡可能降低噪聲影響是逆變器電源的另一發(fā)展方向。模塊化具有兩個含義，包括功率設(shè)備的模塊化和電源設(shè)備的模塊化。常見的設(shè)備模塊包括一個單元，兩個單元，甚至六到七個單元。隨著電源技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)設(shè)備的驅(qū)動保護電路也被集成到電源模塊中，形成了智能電源模塊，不僅減小了整機的體積，而且方便了電源的設(shè)計和制造整機。

該逆變器的工作轉(zhuǎn)換效率為98.4%，可以安裝在模塊化設(shè)計的逆變器堆棧中，這使得該產(chǎn)品成為兆瓦級系統(tǒng)的理想選擇。弗勞恩霍夫研究所表示：“與相同中壓水平的商用逆變器系統(tǒng)相比，考慮到開關(guān)設(shè)備和冷卻裝置的額外安裝空間。我們開發(fā)的逆變器可節(jié)省多達40%的體積?！?

使用碳化硅晶體管的逆變器以更高的功率密度和更少的冷卻需要而聞名，這導(dǎo)致了它比硅晶體管的傳統(tǒng)逆變器有著更低的總系統(tǒng)成本。然而，在碳化硅和絕緣二氧化硅材料之間的接觸缺陷仍然是這類技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)的主要障礙。太陽能雖然可以產(chǎn)生很大能量，但是現(xiàn)在的技術(shù)還不足以保證人類所有的運轉(zhuǎn)，這就需要我們保護能源，從自己做起，從身邊的點滴做起，節(jié)約能源，是我們?nèi)祟惷恳粋€人應(yīng)盡的責(zé)任。