태양 광 발전소에서 "비용 절감 및 효율성 개선"의 경쟁에서 그리드 연결 인버터의 "고주파"기술이 주요 획기적인 발전이되고 있습니다. 전통적인 10kHz에서 50kHz 이상으로 스위칭 주파수를 증가시킴으로써 인버터의 부피는 50%감소하고 중량은 60%감소했으며 전환 효율은 99%를 초과했습니다. 이 "작고 정확한"변형은 발전소의 토지 점령 및 운송 비용을 줄일뿐만 아니라 빠른 응답 기능을 통해 그리드에 대한 새로운 에너지의 친근감을 향상시켜 그리드 연결 인버터의 성능 경계를 재정의합니다.
1 고주파수 변환의 핵심 논리 : 자기 구성 요소 감소 및 응답 속도 향상
자기 구성 요소의 '크기 마법'. 변압기 및 인버터의 인덕터와 같은 자기 성분의 부피는 스위칭 주파수에 반비례합니다. 주파수가 10kHz에서 50kHz로 증가하면 동일한 전력을 가진 인덕터의 부피를 원래 크기의 1/5로 줄일 수 있습니다. 60kHz 고주파 설계를 채택한 후, 특정 브랜드의 50kW 문자열 인버터의 부피는 기존 80L에서 35L로 줄어들었고, 무게는 50kg에서 22kg으로 줄어들었고, 장치 당 운송 비용은 40%감소했습니다. 산 태양 광 발전소 설치에서 수동 처리 효율이 3 배 증가했습니다.
동적 응답 기능의 질적 도약. 고주파 스위치는 인버터의 응답 속도를 그리드 전압 및 전류의 변화로 가속합니다. 고주파 변환 후 100kW 인버터의 전류 루프 제어 대역폭이 1kHz에서 5kHz로 증가합니다. 그리드 전압이 갑자기 상승하면 과전압 보호 동작을 피하기 위해 200 μs 내에 출력을 조정할 수 있습니다. 이 빠른 반응은 그리드 결함의 경우 인버터의 "능력을 통한 승차"를 크게 향상 시키며 IEC (International Electrotechnical Commission)에 의해 엄격한 테스트를 통과했습니다.
2 기술 과제 및 돌파구 : "난방 문제"에서 "효율 균형"까지
열 소산 설계는 고주파 손실을 해결합니다. 스위칭 주파수의 증가는 IGBT의 스위칭 손실 (주파수에 비례)의 증가를 초래할 것이다. 특정 기업은 "실리콘 카바이드 (SIC) 장치+마이크로 채널 수냉식"의 조합 체계를 채택합니다. SIC MOSFET의 스위칭 손실은 기존 실리콘 기반 IGBT의 3 분의 1에 불과합니다. 유속 2L/분의 마이크로 채널 방열판과 결합하여, 50kHz 고주파 인버터의 온도 상승은 40K 내에서 제어되며, 이는 공기 냉각 체계보다 50% 낮습니다.
소프트 스위칭 기술은 효율성과 주파수의 균형을 유지합니다. 기존 하드 스위치는 고주파수에서 효율이 급격히 떨어지는 반면, "ZERO 전압 스위칭 (ZERVS)"기술은 공진 회로를 사용하여 스위칭 트랜지스터를 제로 전압으로 꺼져 스위칭 손실을 제거합니다. 이 기술을 채택한 후, 고주파 인버터는 50kHz 주파수에서 99.2%의 전환 효율을 유지했으며, 이는 하드 스위칭 체계보다 1.5% 포인트 높습니다. 연간 발전은 단일 50kW 인버터의 연간 15000 위안 증가에 해당하는 30kWh/kW 증가했습니다.
전자기 호환성 (EMC)의 미세 조정 제어. 고주파 스위치에 의해 생성 된 전자기 간섭 (EMI)이 주요 과제입니다. 엔지니어는 PCB 레이아웃 (고주파 회로 길이를 5cm 내로 단축)과 다단계 EMI 필터 (공통 모드+차동 모드 인덕턴스)를 최적화하여 인버터의 전자기 방사선 수준이 EN 61000-6-4 표준을 충족하도록했습니다. 30MHz-1GHz 주파수 대역의 방사선 강도는 54dB μV/M 미만으로 발전소 통신 시스템과의 간섭을 피합니다.
3 시나리오 적응 : 대규모 발전소에서 분포 광전지에 이르기까지 포괄적 인 침투
지상 발전소에서 고전력 밀도의 장점. 내부 몽골의 1GW 태양 광 발전소는 단일 용량의 125kW의 1500V 고주파 문자열 인버터를 채택하여 기존 60kW 모델에 비해 장비 수를 52% 줄이고 케이블 사용량이 30%를 절약하고 15 일 동안 발전 기간을 단축시킵니다. 소형 설계 (단위당 0.5 평방 미터의 면적을 차지함)는 인버터 실의 공간을 60% 줄이고 토목 공학 비용을 낮 춥니 다.
분산 태양 광 발전의 "유연한 설치"기능. 가정 및 상업 분산 시나리오는 인버터의 소형 및 사용 편의성에 중점을 둡니다. 고주파 3kW 가정 인버터는 전통적인 모델의 3 분의 1에 불과하며 전용 컴퓨터 실이 없으면 직접 벽을 장착 할 수있는 볼륨을 가지고 있습니다. 특정 브랜드의 "마이크로 고주파 인버터"는 태양 광 모듈 (BIPV) 뒷면에 통합되어 "플러그 앤 플레이"를 달성하고 설치 시간을 2 시간에서 30 분으로 줄입니다.
SIC 장치의 비용이 감소하고 고주파 토폴로지의 성숙함으로 인해 그리드 연결 인버터의 주파수는 100kHz로 이동하고 전력 밀도는 5kW/L을 초과 할 것으로 예상되며 효율은 99.5%에 도달 할 것으로 예상됩니다. 이 "고주파수"혁명은 기술 매개 변수를 향상시킬뿐만 아니라 태양 광 발전소의 전환을 "광범위한 건설"에서 "정제 된 운영"로 촉진시켜 새로운 에너지의 저렴한 그리드 연결을위한 하드웨어 기반을 제공하고 에너지 변환 과정을 가속화합니다.