为拓展公用事业光伏道路 德国开发中压电网用碳化硅逆变器

德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)开发出一种250千瓦碳化硅(SiC)逆变器,可用于连接到中压电网的公用事业规模光伏项目。与使用硅晶体管的标准光伏逆变器相比,这种SiC设备的创造者声称当光伏装置连接到中压网络时,它不需要50赫兹的变压器。

这种碳化硅器件由德国研究机构Fraunhofer ISE的科学家开发,声称效率为98.4%,可用于公用事业规模的光伏项目。该逆变器采用了3.3千伏的SiC晶体管,其功率损耗比标准硅晶体管低。弗劳恩霍夫科学家指定:“这使得逆变器堆栈有可能以16 kHz的开关频率运行,使用最先进的硅晶体管,在这个电压等级下,开关频率只可能低10倍左右。”

根据科学家的说法,该器件具有更高的开关频率,从而使无源元件的格式更小。

弗劳恩霍夫ISE的逆变器还配备了一种主动液体冷却技术,将液体合成酯泵入器件中以冷却晶体管。研究人员进一步解释说:“同时,滤波扼流圈的冷却介质还可以作为电绝缘介质,使滤波扼流圈更加紧凑。”

该逆变器以98.4%的效率运行,并且可以安装在多个逆变器堆栈的模块化互连中,根据其创造者的说法,这使其成为部署兆瓦级系统的理想选择。该研究机构表示:“考虑到开关柜和冷却装置的额外安装空间,与该电压等级的商用逆变器系统相比,逆变器系统的体积可节省高达40%。”

这些被科学家们定义为“高阻挡SiC器件”的逆变器,可以在中压范围内有广泛的应用。弗劳恩霍夫ISE中压电力电子团队负责人Andreas Hensel肯定地说:“特别是对于大型光伏电站来说,趋势是电压越来越高。”

基于碳化硅的逆变器以提供更高的功率密度和更少的冷却需求而著称,这使得整体系统成本低于基于硅晶体管的传统逆变器。然而,碳化硅与绝缘二氧化硅材料之间的界面缺陷仍是该技术实现量产的主要障碍。

德国工业集团西门子旗下的德国逆变器制造商Kaco新能源公司在12月推出了两款应用于大型光伏项目的碳化硅组串逆变器。迄今为止,其他逆变器制造商开发的碳化硅器件只是作为原型或小规模生产运行。