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采用碳化硅器件的高效率光伏逆变器研究

2015-4-7 15:17| 发布者: solartest| 查看: 8310| 评论: 0

摘要: 采用新型碳化硅结型场效应功率晶体管的光伏逆变器与采用硅IGBT模块的传统光伏逆变器相比,具有开关频率高、体积小、效率高的特点。本文对桥式碳化硅模块的驱动,以及以碳化硅器件组成的单相光伏逆变器的 ... ...
  2 实验研究

  图 5 为采用碳化硅器件的光伏逆变器实验样机。样机参数:直流电压 540-600V 可调,三相交流输出线电压 380V,工频 50Hz, 输出功率从0 到 1 千瓦。选取 4 组双路输出的隔离电源作为碳化硅器件的驱动电源,光伏逆变器的控制采用TMS320F2812 处理器,该器件强大的定点计算能力与丰富的电力电子外设能很好地满足实施控制与应用的需要。

  从图 6 中 DSP 控制信号与器件的驱动波形可以看出,驱动电路完成了高速的逻辑电平转换。从输出波形可以看出,光伏逆变器输出电压为标准的工频正弦波。图 7 为采用碳化硅器件与第五代硅 IGBT 模块的光伏逆变器在不同开关频率与不同功率输出时的效率对比实验数据图。从图中可以看出,随着开关频率的提高,碳化硅光伏逆变器效率的提升越来越明显。30kHz 时,碳化硅光伏逆变器效率比硅器件要提高 3% 以上。

  3 结论

  本文通过分析碳化硅结型场效应功率晶体管的工作特性,提出了解决高速开关以及隔离型带电平转换的驱动电路。对光伏逆变器的导通损耗、开通损耗和关断损耗进行了理论分析,用碳化硅器件光伏逆变器样机与常规硅器件光伏逆变器样机进行了实验对比。实验结果表明碳化硅器件光伏逆变器比常规硅器件光伏逆变器效率高,在30KHz 时,能提高 3% 以上,验证了碳化硅光伏逆变器的在高频化与高效率方面的优势。高频化将实现碳化硅光伏逆变器的体积小、重量轻、易于安装,高效率使得光伏发电装置整个效率升高,节约了资源。同最近德国 Fraunhofer 太阳能研究所宣布的吻合,碳化硅光伏逆变器将在可再生能源的应用中具有良好的前景。

参考文献:

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  [2] T. Friedli, S. Round, J.W. Kolar. Design and Performance of a 200-kHz All-SiC JFET Current DC-Link Back-to-Back Converter[J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 2009, 45(5): 1868-1878.

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  [4] 潘三博, 潘俊民. 一种新型的零电压谐振极型逆变器
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