提高光伏逆變器功率轉換效率的三種方法與實戰(zhàn)方案

發(fā)布時間：2024-11-8 閱讀量：1794 來源: 我愛方案網作者: bebop

光伏逆變器使用過程中會隨著時間的推移以及轉換率的高低來決定其壽命。為了保障逆變器的使用壽命和安全性，國家制定了相關的標準。在有變壓器的情況下逆變器的轉換效率必須高于94%，而無變壓器的情況下轉換效率要高于96%。其中轉換效率是衡量逆變器性能的重要指標。高效率的逆變器可以降低系統(tǒng)成本，延長系統(tǒng)壽命和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。本文將介紹三種提高逆變器功率轉換效率的方法，并提供非常有競爭力的實戰(zhàn)方案。

掃碼可申請免費樣片以及獲取產品技術規(guī)格書

提高逆變器效率的技術手段

目前，提高功率逆變器效率的技術路線有3種。

1、空間矢量脈寬調制(SVPWM)

SVPWM是一種全數(shù)字化控制方式，具有直流電壓利用率高、易于控制等優(yōu)點，已廣泛應用于功率逆變器。直流電壓利用率高，在相同輸出電壓下可以使用較低的直流母線電壓，降低了功率開關器件的電壓應力，降低了器件的開關損耗，在一定程度上提高了功率逆變器的轉換效率。在空間向量合成中，向量序列的組合有很多種。通過不同的組合和排序，可以達到減少功率器件開關次數(shù)的效果，可以進一步降低功率逆變器功率器件的開關損耗。

2、采用碳化硅材料制成的部件

碳化硅器件的單位面積阻抗僅為硅器件的百分之一，而用碳化硅制成的IGBT(絕緣柵雙極晶體管)等功率器件可將導通阻抗降低到常規(guī)硅器件的十分之一。由于碳化硅技術可以有效降低二極管的反向恢復電流，因此功率器件的開關損耗和主開關所需的電流容量也可以降低。因此，以碳化硅二極管為主開關的反并聯(lián)二極管是提高功率逆變器效率的途徑。

與傳統(tǒng)的快速恢復反并聯(lián)二極管相比，碳化硅制成的反并聯(lián)二極管可以顯著降低反向恢復電流，提高總轉換效率1%。使用快速IGBT后，由于開關速度的加快，整機轉換效率可提高2%。當SiC反并聯(lián)二極管與快速IGBT結合時，功率逆變器的效率將進一步提高。

3、軟交換和多電平技術

利用諧振原理，軟開關技術可以使開關器件中的電流或電壓按照正弦或準正弦規(guī)律變化。當電流自然過零時，器件關斷，當電壓自然過零時，器件導通，從而降低了開關損耗，解決了感性斷開和容性開路的問題。而且，當開關兩端的電壓或流過開關的電流為零時，開關沒有開關損耗，開關導通或關斷。

三電平功率逆變器主要應用于高壓大功率場景，與傳統(tǒng)的兩電平結構相比，零電平輸出增加，功率器件電壓應力降低一半。因此，三電平逆變器在相同開關頻率下可采用比二電平逆變器更小的輸出濾波電感，可有效降低電感損耗、成本和體積。同時，在相同的輸出諧波含量下，三電平逆變器可以采用比兩電平逆變器更低的開關頻率、更低的開關損耗和更高的轉換效率。

實戰(zhàn)方案

基于HC32F334的兩相交錯反激式微型逆變器

本參考設計基于小華HC32F334數(shù)字電源芯片完成了交錯反激式微型逆變器的應用方案開發(fā)，驗證了HC32F334芯片完全能夠勝任模擬與數(shù)字相結合、需要復雜PWM發(fā)波的數(shù)字電源應用場景；高效的系統(tǒng)設計、出色的性能指標以及完整的故障保護機制，驗證了小華HC32F334芯片針對數(shù)字電源設計的優(yōu)異性能。

方案規(guī)格

? PV電壓范圍：25~60V

? 電網電壓：200~240V @50Hz

? 最大輸出功率：500W

? 開關頻率：60kHz~200kHz

? 峰值效率：94.7%

? 入網電流THD：3.2% @Vpv=45V 500W

? PF：>0.99

方案優(yōu)勢

? 基于自主知識產權的數(shù)字電源控制器方案

? 交錯反激采用谷底開通斷續(xù)模式，提高系統(tǒng)效率

? 交錯反激輸出饅頭波，減小反激輸出母線電容