Новое поколение инверторов для солнечных электростанций от Fraunhofer ISE

Fraunhofer_ISE_PV-Pack_инверторДо сих пор инверторы для солнечных электростанций находятся в центре внимания, по крайней мере, что касается их эффективности. Институт гелиосистем Фраунгофера ISE считает, что постоянное ценовое давление в мировой солнечной промышленности абсолютно необходимо для поиска новых решений учеными.

Поэтому ученые из Фрайбурга вместе с партнерами исследовали, как новое поколение инверторов будет способствовать оптимизации расходов. «Конструкция, система охлаждения и технология соединений были при этом обозначены как основные направления исследования,» говорится в пресс-релизе Fraunhofer ISE.

Цель обозначена уже в названии нового исследовательского проекта: «PV-Pack: технологии для оптимального охлаждения, подключения и конструкции для эффективных, быстродействующих с высокой степенью интеграции инверторов для солнечных электростанций класса мощности 10 — 40 кВт.» Для этой цели Fraunhofer ISE объединил свои усилия в консорциуме с SMA, института технологии производства и прикладных исследований материалов Фраунгофера (IFAM) и Phoenix Contact. Партнеры хорошо дополняют друг друга в области металлокерамических материалов с термически высокой проводимостью, соединительных материалов и силовой электроники. С учетом потребностей рынка они решили начать проект с постановки цели для разработки высокоинтегрированного инвертора мощность 70 кВт.

В начале проекта был сделан анализ затрат на механические и электромеханические компоненты. Их стоимость в цене инвертора составляет сегодня до 70%, говорят исследователи. К механическим составляющим относятся корпус, части системы охлаждения и опорные конструкции. Электромеханические компоненты включают в себя такие комплектующие как соединители, катушки индуктивности и печатные платы, говорится далее. «Одним из подходов к снижению затрат является оптимизация технологии комплектующих, используемых в инверторах небольших классах мощности, на основе которых можно разработать устройство с учетом более высокой производительности,» сказал Себастьян Франц, ответственный за команду «Разработка схемы и дизайн аппаратного обеспечения» из отдела силовой электроники и сетевых технологий из Fraunhofer ISE.

Центральным элементом концепции инвертора с высокой степенью интеграции является так называемое «горячее ядро». Оно обеспечивает отвод потерь полупроводников с помощью теплоотвода с нескольких сторон. При отсоединении теплоотвода от корпуса максимальный уровень температуры поднимается на 30% и тем самым значительно сокращается использование металлокерамики, сказал он. В концепции, разработанной институтом, имеются разные температурные зоны, которые различаются по типу охлаждения, максимальным температурам и классам защиты IP. Что касается печатных плат, то здесь также можно снизить затраты за счет использования стандартных технологий. По данным ISE Фраунгофера электронный инвертор с двухступенчатой мощностью включает в себя пять повышающих преобразователей и трехфазную трехточечную инверторную топологию. Целевое использование полупроводников из карбида кремния (SiC) и более высоких тактовых частот, связанных с этим, привели к значительному уменьшению пассивных комплектующих. Это позволило поднять плотность мощности и в то же время снизить стоимость материалов.

«Партнерам по проекту удалось собрать дешевые, имеющиеся на рынке, технологии, изменить их и оптимально объединить в общую концепцию инвертора», таков вывод ученых из Фрайбурга. Максимальная эффективность нового разработанного инвертора составляет 98,8%, а европейская эффективность всего устройства составляет 98,3%. Общий вес вместе с опорной рамой составляет 58,5 кг и имеет объем 110 литров. «Инвертор с плотностью мощности в 1200 Вт / кг значительно превышает все прочие инверторы, доступные на рынке,» сказал Франц.

Исследовательский проект «PV Pack» стартовал в 2014 г. В течение трех лет он финансировался Федеральным министерством научных исследований на сумму 1,9 млн евро.

Источник: https://www.pv-magazine.de/2017/04/11/fraunhofer-ise-entwickelt-neue-generation-von-photovoltaik-wechselrichtern/

Контакты

ул.Космонавтов 81/6, г.Николаев, Украина
+38 (067) 512 33 83
nfo@sunnik.com.ua
sunnik
sunnik