德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所（ISE）開發了250 kW的碳化硅（SiC）逆變器，該逆變器可用于連接到中壓電網的公用事業規模的光伏項目。與帶有硅晶體管的標準PV逆變器相比，這種SiC器件的創建者聲稱，當PV裝置連接到中壓網絡時，它不需要50 Hz的變壓器。



該逆變器由3.3 kV SiC晶體管構成，其功率損耗低于標準硅晶體管。 Fraunhofer的科學家指出：“這使得可以在16 kHz的開關頻率下操作逆變器堆棧。使用最先進的硅晶體管，在該電壓等級中，開關頻率只能降低約10倍。”根據科學家的說法，該器件具有較高的開關頻率，從而導致無源元件的尺寸更小。
弗勞恩霍夫（Fraunhofer）ISE的逆變器還配備了主動液體冷卻技術，該技術將液態合成酯泵入器件中以冷卻晶體管。研究人員進一步解釋說：“與此同時，用于濾清器扼流圈的冷卻介質用作電絕緣介質，從而使濾清器扼流圈變得更加緊湊。”



逆變器以98.4％的效率運行，并且可以安裝在多個逆變器堆棧的模塊化互連中，這使其成為兆瓦級系統部署的理想之選。該研究所表示：“考慮到開關柜和冷卻裝置的額外安裝空間，與該電壓等級的商用逆變器系統相比，逆變器系統可節省多達40％的體積。”



這些逆變器被科學家定義為“高阻SiC器件”，在中壓范圍內可以有廣泛的應用。 特別是對于大型光伏電站，趨勢是越來越高的電壓， Fraunhofer ISE中壓電力電子團隊的負責人Andreas Hensel確認。



已知基于碳化硅的逆變器提供更高的功率密度并且對冷卻的需求更少，與基于硅晶體管的傳統逆變器相比，其導致較低的總體系統成本。然而，碳化硅和絕緣二氧化硅材料之間的界面處的缺陷仍然是將該技術帶入批量生產的主要障礙。



德國工業集團西門子的子公司德國逆變器制造商Kaco New Energy于12月推出了兩款用于大型光伏項目的SiC串逆變器。迄今為止，其他逆變器制造商僅作為原型或小規模生產而開發了碳化硅器件。



這兩款無變壓器設計的逆變器被命名為blueplanet 155 TL3和165 TL3，額定輸出功率分別為155kW和165kW，均采用了碳化硅晶體管設計。Kaco聲稱這種晶體管可以為逆變器提供2kW/kg的超高功率密度，同時這兩款產品的功率比上一代沒有采用碳化硅晶體管的逆變器要高15%。



與傳統逆變器相比，采用碳化硅晶體管的逆變器具有更高的功率密度、更少的冷卻需求和更低的整體系統成本。不過，需要指出的是，在碳化硅和絕緣二氧化硅材料之間的接觸缺陷可能仍然是這類設備的一個問題。



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來源：賢集網