I konkurransen om "kostnadsreduksjon og effektivitetsforbedring" i fotovoltaiske kraftverk, blir den "høyfrekvente" teknologien til nettkoblede omformere et sentralt gjennombrudd. Ved å øke koblingsfrekvensen (fra den tradisjonelle 10 kHz til over 50 kHz), er volumet av omformeren blitt redusert med 50%, vekten er redusert med 60%, og konverteringseffektiviteten har oversteg 99%. Denne "lille og presise" transformasjonen reduserer ikke bare landets yrke og transportkostnader på kraftstasjonen, men forbedrer også vennligheten til ny energi til nettet gjennom rask responsfunksjon, og omdefinerer ytelsesgrensen til rutenettet tilkoblede omformere.
1 Kjernelogikken for konvertering av høy frekvens: redusere magnetiske komponenter og forbedre responshastigheten
'Størrelsesmagien' av magnetiske komponenter. Volumet av magnetiske komponenter som transformatorer og induktorer i omformere er omvendt proporsjonal med byttefrekvensen. Når frekvensen økes fra 10 kHz til 50 kHz, kan volumet av induktorer med samme kraft reduseres til 1/5 av sin opprinnelige størrelse. Etter å ha tatt i bruk en høyfrekvent design på 60 kHz, er volumet av en 50 kW strengomformer fra et visst merke redusert fra den tradisjonelle 80L til 35L, vekten er redusert fra 50 kg til 22 kg, og transportkostnaden per enhet er redusert med 40%. I installasjonen av fotovoltaiske kraftstasjoner i fjellet er effektiviteten av manuell håndtering økt med tre ganger.
Et kvalitativt sprang i dynamisk responsfunksjon. Høyfrekvensbryteren akselererer responshastigheten til omformeren til endringer i nettspenning og strøm. Etter høyfrekvent konvertering økes den nåværende sløyfekontrollbåndbredden til en 100 kW omformer fra 1 kHz til 5 kHz. Når nettspenningen plutselig stiger, kan utgangen justeres innen 200 μs for å unngå overspenningsbeskyttelsesvirkning. Denne raske responsen forbedrer "turen gjennom evnen" betydelig i tilfelle nettfeil, og har bestått streng testing av Den internasjonale elektrotekniske kommisjonen (IEC).
2 Tekniske utfordringer og gjennombrudd: Fra "oppvarmingsvansker" til "effektivitetsbalanse"
Varmedisipasjonsdesign løser høyfrekvente tap. Økningen i koblingsfrekvens vil føre til en økning i byttingstapet av IGBT (proporsjonal med frekvens). Et visst foretak vedtar en kombinasjonsordning med "silisiumkarbid (SIC) enheter+mikrokanal vannkjøling": Byttingstapet av SiC MOSFET er bare en tredjedel av den for tradisjonell silisiumbasert IGBT. Kombinert med en mikrokanals kjøleribbe med en strømningshastighet på 2L/min, kontrolleres temperaturøkningen på 50 kHz høyfrekvent omformer innen 40K, som er 50% lavere enn luftkjølingsskjemaet.
Myk bytteknologi balanserer effektivitet og frekvens. Tradisjonelle harde brytere opplever et kraftig fall i effektiviteten ved høye frekvenser, mens "null spenningsbryter (ZVS)" -teknologi bruker en resonantkrets for å gjøre koblingstransistorens oppførsel/slå av ved null spenning, og eliminerer byttingstap. Etter å ha tatt i bruk denne teknologien, opprettholdt en høyfrekvent omformer en konverteringseffektivitet på 99,2% med en frekvens på 50 kHz, som er 1,5 prosentpoeng høyere enn det harde bytteskjemaet. Den årlige kraftproduksjonen økte med 30 kWh/kW, tilsvarer en årlig økning på 15000 yuan for en enkelt 50 kW omformer.
Finjustert kontroll av elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). Den elektromagnetiske interferensen (EMI) generert av høyfrekvente brytere er hovedutfordringen. Ingeniører har optimalisert PCB-oppsettet (forkorter høyfrekvenskretslengden til innen 5 cm) og tatt i bruk flertrinns EMI-filtre (vanlig modus+differensialmodus induktans) for å sikre at den elektromagnetiske strålingsnivået til omformeren oppfyller EN 61000-6-4-standarden. Strålingsintensiteten i 30MHz-1GHz frekvensbånd er mindre enn 54dB μ V/M, og unngår forstyrrelser i kraftstasjonskommunikasjonssystemet.
3 Scenario-tilpasning: Omfattende penetrasjon fra storskala kraftverk til distribuert fotovoltaikk
Fordelen med høy effekttetthet i bakkestasjoner. En 1GW fotovoltaisk kraftstasjon i indre Mongolia vedtar 1500V høyfrekvente strengomformere, med en enkelt kapasitet på 125 kW, noe som reduserer antall utstyr med 52% sammenlignet med tradisjonelle 60 kW modeller, og sparer 30% i kabelbruk, og forkortet byggeperioden på kraftstasjonen med 15 dager. Den kompakte utformingen (som okkuperer et område på 0,5 kvadratmeter per enhet) reduserer plassen i omformerrommet med 60% og senker kostnadene for sivilingeniør.
Funksjonen "fleksibel installasjon" i distribuert fotovoltaikk. Husholdnings- og kommersiell distribuerte scenarier legger større vekt på kompakthet og brukervennlighet av omformere. Den høyfrekvente 3KW husholdningsoverføreren har et volum som bare er en tredjedel av tradisjonelle modeller og kan være direkte veggmontert uten behov for et dedikert datarom. En viss merkets "mikro høyfrekvente omformer" er til og med integrert på baksiden av Photovoltaic Modules (BIPV), oppnår "Plug and Play" og reduserer installasjonstiden fra 2 timer til 30 minutter.
Med reduksjonen i kostnadene for SIC-enheter og modenheten til høyfrekvente topologier, vil hyppigheten av rutenett tilkoblede omformere bevege seg mot 100 kHz, og strømtettheten forventes å overstige 5 kW/l, med en effektivitet som nærmer seg 99,5%. Denne "høyfrekvente" revolusjonen forbedrer ikke bare tekniske parametere, men fremmer også skiftet av fotovoltaiske kraftverk fra "omfattende konstruksjon" til "raffinert drift", og gir et maskinvare fundament for den rimelige nettforbindelsen av ny energi og akselererer prosessen med energitransformasjon.