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适度超前:选择中功率组串式逆变器的必备知识
适度超前:选择中功率组串式逆变器的必备知识光伏逆变器竞争激烈,百花齐放,百家争鸣,各个厂家都在费尽心机,让自己的产品与众不同,有的厂家以控制成本为主,价格上做到极低,有的厂家以控制
光伏逆变器竞争激烈,百花齐放,百家争鸣,各个厂家都在费尽心机,让自己的产品与众不同,有的厂家以控制成本为主,价格上做到极低,有的厂家以控制功率密度为主,把尺寸做到极小,有的厂家着重提升效率,有的厂家喜欢新型器件,有的厂家追求自然冷却,把无风扇进行到底。
光伏逆变器涉及电力电子,智能控制,机械结构,电能质量等多个学科,是一个系统工程,逆变器的体积、重量、效率、噪声、电压范围、温度等每一个参数指标都很重要,如果单纯片面去追求某一两个技术指标的完美,则会牺牲逆变器的其它性能,造成综合性能变差。
中庸思想贯穿中华五千年的文明史,其核心就是凡事不可太过,日中则移,月满则亏,器满则倾,水满则溢,物极必反。中庸之道不是说不追求完美,而是在均衡的基础上再追求完美,电子技术发展是日新月异,新技术成为市场上销售的新亮点,但并不是所有的新技术都完美无缺的,也并不是所有的老技术都是过时的,新技术与旧技术也没有绝对的界限。以适度超前为原则,均衡发展为目标,从实际出发,采取新老技术相结合的方式,从用户的角度出发,在生命周期内实现收益最大化,才是逆变器设计选型中庸之道。
一、功率模块
功率模块的技术突破让组串式逆变器产生质的飞跃!
2013年前,在地面电站使用集中式逆变器,分布式小电站使用组串式逆变器,随着组串式逆变器功率越做越大,大型地面电站也开始使用组串式逆变器, 有关两种方案的争论也一直没有停过,两种方案各有优缺点,集中式逆变器优势是功率器件少,可靠性高,缺点是MPPT数量少,电压范围窄;组串式逆变器优势是MPPT数量多,电压范围宽,缺点是功率器件多,可靠性低。
功率开关器件是逆变器最核心的器件之一,承担电流的转换工作,长时间工作在高温,高电压,大电流状态,是逆变器最容易出故障的器件,每一个功率器件就是一个故障点。光伏逆变器中的功率开关器件主要是指分立器件功率MOSFET和功率模块IGBT。早期的中功率组串式逆变器,一般采取分立器件,由于功率MOSFET电流都比较少,一般都采取多个器件并联的方式。50KW逆变器采用分立器件来设计,需要60多个,这么多开关器件堆在一起,会产生一系列的问题。如均流,电磁干扰等等。
大家都知道,功率开关管的失效模式是过压,过温,过流。分立元器件由于器件多,元器件之间距离比较远,所以电路杂散电感大,造成工作时尖峰电压高,元器件容易出现过压损坏;多个元器件并联,阻抗不一致,每一个元器件电流就不一样,阻抗低的元器件电流大,很容易过流;分立器件单端固定,接触面积小,散热很难保持一致,很容易过温。
早期的采用分立元器件的中功率组串式逆变器,在运行过程中出现过多故障,让人们对中功率组串式逆变器的前程提出了怀疑。不过直到Vincotech和infineon先后推出了包含多个元器件的功率模块,才改变了这一现状。
Vincotech专为中功率组串式逆变器推出的IGBT功率模块,一个模块相当于8个分立器件。模块具有很高的灵活性。
双BOOST功率模块
相对于MOSFET,IGBT饱和压降低,容易实现高压、大电流化,在中大功率逆变器占主导地位。而IGBT模块比分立的IGBT单管具有更高的可靠性和安全工作区。光伏逆变器前级采用双BOOST升压的IGBT功率模块,后级采用三电平IGBT功率模块,是目前中功率光伏逆变器最佳的方案。
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