Fraunhofer ISE اینورتر بسیار کم حجم را برای اتصال مستقیم به شبکه ولتاژ متوسط ​​توسعه می دهد

در حال حاضر ، اینورترها بیشتر به شبکه ولتاژ پایین تغذیه می کنند. سپس از طریق ترانسفورماتورهای بزرگ 50 هرتز به شبکه ولتاژ متوسط ​​متصل می شوند. با استفاده از انواع جدید ترانزیستورهای کاربید سیلیکون (SiC) با ولتاژ مسدود کننده بسیار بالا ، اکنون امکان اتصال مستقیم اینورترها به شبکه ولتاژ متوسط ​​را نیز فراهم می کند.

به لطف پویایی کنترل بالای اینورترهای SiC ، آنها می توانند وظایف تثبیت کننده شبکه را بر عهده بگیرند و به عنوان مثال ، به عنوان فیلترهای قدرت فعال عمل می کنند تا هارمونیک ها را در شبکه ولتاژ متوسط ​​جبران کنند.

علاوه بر این ، اینورترهای SiC می توانند تراکم قدرت بسیار بیشتری نسبت به اینورترهای معمولی بدست آورند. این منجر به یک طراحی جمع و جور می شود ، که هنگامی که گیاهان در مناطق داخلی شهر احداث می شوند یا گیاهان قدیمی موجود احداث می شوند یک مزیت خاص است. علاوه بر صرف هزینه های سیستم ، هزینه های ساخت و ساز و زیرساخت ها نیز به ویژه در مناطق شهری نقش بسیار مهمی دارند.

طراحی کم حجم به دلیل فرکانس بالای سوئیچینگ

به عنوان بخشی از پروژه"؛ SiC-MSBat - اینورترهای ولتاژ متوسط ​​با ماژول های ولتاژ بالا SiC برای شبکه های توزیع ذخیره سازی و سرویس دهی در مقیاس بزرگ&"، یک پشته اینورتر 250 کیلووات ساخته شده است برای تغذیه در شبکه های 3 کیلوولت AC.

در اینجا از ترانزیستورهای SiC 3.3-kV جدید استفاده شده است. این هدررفت انرژی به طور قابل توجهی کمتر از ترانزیستورهای سیلیکونی قابل مقایسه است. این امکان را فراهم می کند که پشته اینورتر را با فرکانس سوئیچینگ 16 کیلوهرتز کار کنید. با ترانزیستورهای سیلیکونی پیشرفته ، فقط حدود 10 برابر فرکانس سوئیچ پایین تر در این کلاس ولتاژ امکان پذیر است. فرکانس سوئیچینگ بالا باعث صرفه جویی در اجزای منفعل می شود ، زیرا این موارد را می توان در قالب کوچکتر اندازه گیری کرد.

یکی دیگر از ویژگی های خاص اینورتر ، خنک سازی مایع فعال آن با استر مصنوعی به عنوان محیط خنک کننده است. این محیط از طریق اینورتر پمپ می شود و هم ترانزیستورها را از طریق یک مخزن گرمای مایع خنک می کند و هم فیلترهای فیلتر را که در یک مخزن بسته قرار دارند خنک می کند. در همان زمان ، محیط خنک کننده برای چوک های فیلتر به عنوان یک ماده عایق الکتریکی عمل می کند ، و به این ترتیب اجازه می دهد تا خفه کننده های فیلتر نیز جمع و جورتر شوند.

این اینورتر در آزمایشگاه های Fraunhofer ISE&# 39 ساخته و آزمایش شده است ، و دارای بازده بسیار بالای 98.4 درصد در توان نامی است. طراحی دستگاه امکان دستیابی به اتصال مدولار پشته های اینورتر چندگانه را برای دستیابی به خروجی سیستم چند مگاواتی فراهم می کند. با در نظر گرفتن فضای نصب اضافی تابلوها و واحد خنک کننده ، می توان در مقایسه با سیستم های اینورتر تجاری این کلاس ولتاژ ، تا 40 درصد صرفه جویی در حجم سیستم اینورتر را به دست آورد.

این پروژه توسط وزارت امور اقتصادی و انرژی آلمان فدرال (BMWi) به عنوان بخشی از ششمین برنامه تحقیقاتی انرژی تحت زیرمجموعه&تأمین شد: ادغام انرژی های تجدید پذیر و سیستم های تأمین انرژی احیاgen". شرکای پروژه آمپ Semikron Elektronik GmbH&بودند. شرکت KG و STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH. Semikron مسئول توسعه ماژول های 3.3 کیلوولت SiC در پروژه بود ، STS عمدتا مسئول اجزای القایی بود.

الکترونیک قدرت آینده در سطح ولتاژ متوسط

Fraunhofer ISE کاربردهای بالقوه بسیاری را برای استفاده از دستگاه های SiC با انسداد بالا در محدوده ولتاژ متوسط ​​می بیند." ؛ خصوصاً برای نیروگاه های بزرگ فتوولتائیک ، روند به سمت ولتاژهای بالاتر و بالاتر است ،"؛ Andreas Hensel ، رئیس تیم ولتاژ متوسط ​​تیم الکترونیک قدرت Fraunhofer ISE می گوید." ؛ با فن آوری PV ولتاژ 1500 ولت که برای چند سال در دسترس بوده است ، از بخشنامه ولتاژ پایین در حال بهره برداری کامل است. گام بعدی در اینجا انتقال به تغذیه در سطح ولتاژ متوسط ​​است که پتانسیل بیشتری را برای پس انداز و بهبود مفهوم سیستم نیروگاه های PV ایجاد می کند."؛

علاوه بر نیروگاه های احیا کننده و سیستم های بزرگ ذخیره باتری ، سایر زمینه های کاربردی الکترونیک قدرت ولتاژ متوسط ​​شامل سیستم های محرک و فناوری ریل است.

برای آزمایش چنین سیستم هایی ، Fraunhofer ISE دارای آزمایشگاه چند مگاواتی است که در اواسط سال 2019 افتتاح شد. این امکان کار سیستم های ولتاژ متوسط ​​با توان تا 20 MVA را فراهم می کند.