太陽能優化器
『壹』 太陽能逆變器的特點
由於建築的多樣性,勢必導致太陽能電池板安裝的多樣性,為了使太陽能的轉換效率最高同時又兼顧建築的外形美觀,這就要求我們的逆變器的多樣化,來實現最佳方式的太陽能轉換. 組串逆變器已成為現在國際市場上最流行的逆變器。組串逆變器是基於模塊化概念基礎上的,每個光伏組串(1kW-5kW)通過一個逆變器,在直流端具有最大功率峰值跟蹤,在交流端並聯並網。許多大型光伏電廠使用組串逆變器。優點是不受組串間模塊差異和遮影的影響,同時減少了光伏組件最佳工作點
與逆變器不匹配的情況,從而增加了發電量。技術上的這些優勢不僅降低了系統成本,也增加了系統的可靠性。同時,在組串間引入「主-從」的概念,使得在系統在單串電能不能使單個逆變器工作的情況下,將幾組光伏組串聯系在一起,讓其中一個或幾個工作,從而產出更多的電能。最新的概念為幾個逆變器相互組成一個「團隊」來代替「主-從」的概念,使得系統的可靠性又進了一步。 太陽能逆變器的效率指由於對可再生能源的需求,太陽能逆變器 (光電逆變器) 的市場正在不斷增長。而這些逆變器需要極高的效率和可靠性。對這些逆變器中採用的功率電路進行了考察,並推薦了針對開關和整流器件的最佳選擇。光電逆變器的一般結構如圖1所示,有三種不同的逆變器可供選擇。太陽光照射在通過串聯方式連接的太陽能模塊上,每一個模塊都包含了一組串聯的太陽能電池(Solar Cell)單元。太陽能模塊產生的直流 (DC) 電壓在幾百伏的數量級,具體數值根據模塊陣列的光照條件、電池的溫度及串聯模塊的數量而定。
這類逆變器的首要功能是把輸入的 DC電壓轉換為一穩定的值。該功能通過升壓轉換器來實現,並需要升壓開關和升壓二極體。在第一種結構中,升壓級之後是一個隔離的全橋變換器。全橋變壓器的作用是提供隔離。輸出上的第二個全橋變換器是用來從第一級的全橋變換器的直流DC變換成交流 (AC) 電壓。其輸出再經由額外的雙觸點繼電器開關連接到AC電網網路之前被濾波,目的是在故障事件中提供安全隔離及在夜間與供電電網隔離。第二種結構是非隔離方案。其中,AC交流電壓由升壓級輸出的DC電壓直接產生。第三種結構利用功率開關和功率二極體的創新型拓撲結構,把升壓和AC交流產生部分的功能整合在一個專用拓撲中盡管太陽能電池板的轉換效率非常低,讓逆變器的效率盡可能接近100% 卻非常重要。在德國,安裝在朝南屋頂上的3kW串聯模塊預計每年可發電2550 kWh。若逆變器效率從95% 增加到 96%,每年便可以多發電25kWh。而利用額外的太陽能模塊產生這25kWh的費用與增加一個逆變器相當。由於效率從95% 提高到 96% 不會使到逆變器的成本加倍,故對更高效的逆變器進行投資是必然的選擇。對新興設計而言,以最具成本效益地提高逆變器效率是關鍵的設計准則。至於逆變器的可靠性和成本則是另外兩個設計准則。更高的效率可以降低負載周期上的溫度波動,從而提高可靠性,因此,這些准則實際上是相關聯的。模塊的使用也會提高可靠性。 圖1所示的所有拓撲都需要快速轉換的功率開關。升壓級和全橋變換級需要快速轉換二極體。此外,專門為低頻 (100Hz) 轉換而優化的開關對這些拓撲也很有用處。對於任何特定的硅技術,針對快速轉換優化的開關比針對低頻轉換應用優化的開關具有更高的導通損耗。
升壓級一般設計為連續電流模式轉換器。根據逆變器所採用的陣列中太陽能模塊的數量,來選者使用600V還是1200V的器件。功率開關的兩個選擇是MOSFET和 IGBT。一般而言,MOSFET比IGBT可以工作在更高的開關頻率下。此外,還必須始終考慮體二極體的影響:在升壓級的情況下並沒有什麼問題,因為正常工作模式下體二極體不導通。MOSFET的導通損耗可根據導通阻抗RDS(ON)來計算,對於給定的MOSFET系列,這與有效裸片面積成比例關系。當額定電壓從600V 變化到1200V時,MOSFET的傳導損耗會大大增加,因此,即使額定RDS(ON) 相當,1200V的 MOSFET也不可用或是價格太高。
對於額定600V的升壓開關,可採用超結MOSFET。對高頻開關應用,這種技術具有最佳的導通損耗。TO-220封裝、RDS(ON) 值低於100毫歐的MOSFET和採用TO-247封裝、RDS(ON) 值低於50毫歐的MOSFET。對於需要1200V功率開關的太陽能逆變器,IGBT是適當的選擇。較先進的IGBT技術,比如NPT Trench 和 NPT Field Stop,都針對降低導通損耗做了優化,但代價是較高的開關損耗,這使得它們不太適合於高頻下的升壓應用。
在舊有NPT平面技術的基礎上開發了一種可以提高高開關頻率的升壓電路效率的器件FGL40N120AND,具有43uJ/A的EOFF ,比較採用更先進技術器件的EOFF為80uJ/A,但要獲得這種性能卻非常困難。FGL40N120AND器件的缺點在於飽和壓降VCE(SAT) (3.0V 相對於125ºC的 2.1V) 較高,不過它在高升壓開關頻率下開關損耗很低的優點已足以彌補這一切。該器件還集成了反並聯二極體。在正常升壓工作下,該二極體不會導通。然而,在啟動期間或瞬變情況下,升壓電路有可能被驅使進入工作模式,這時該反並聯二極體就會導通。由於IGBT本身沒有固有的體二極體,故需要這種共封裝的二極體來保證可靠的工作。對升壓二極體,需要Stealth™ 或碳硅二極體這樣的快速恢復二極體。碳硅二極體具有很低的正向電壓和損耗。在選擇升壓二極體時,必須考慮到反向恢復電流 (或碳硅二極體的結電容) 對升壓開關的影響,因為這會導致額外的損耗。在這里,新推出的Stealth II 二極體 FFP08S60S可以提供更高的性能。當VDD=390V、 ID=8A、di/dt=200A/us,且外殼溫度為100ºC時,計算得出的開關損耗低於FFP08S60S的參數205mJ。而採用ISL9R860P2 Stealth 二極體,這個值則達225mJ。故此舉也提高了逆變器在高開關頻率下的效率。 MOSFET全橋濾波之後,輸出橋產生一個50Hz的正弦電壓及電流信號。一種常見的實現方案是採用標准全橋結構 (圖2)。圖中若左上方和右下方的開關導通,則在左右終端之間載入一個正電壓;右上方和左下方的開關導通,則在左右終端之間載入一個負電壓。對於這種應用,在某一時段只有一個開關導通。一個開關可被切換到PWM高頻下,另一開關則在50Hz低頻下。由於自舉電路依賴於低端器件的轉換,故低端器件被切換到PWM高頻下,而高端器件被切換到50Hz低頻下。這應用採用了600V的功率開關,故600V超結MOSFET非常適合這個高速的開關器件。由於這些開關器件在開關導通時會承受其它器件的全部反向恢復電流,因此快速恢復超結器件如600V FCH47N60F是十分理想的選擇。它的RDS(ON) 為73毫歐,相比其它同類的快速恢復器件其導通損耗很低。當這種器件在50Hz下進行轉換時,無需使用快速恢復特性。這些器件具有出色的dv/dt和di/dt特性,比較標准超結MOSFET可提高系統的可靠性。
另一個值得探討的選擇是採用FGH30N60LSD器件。它是一顆飽和電壓VCE(SAT) 只有1.1V的30A/600V IGBT。其關斷損耗EOFF非常高,達10mJ ,故只適合於低頻轉換。一個50毫歐的MOSFET在工作溫度下導通阻抗RDS(ON) 為100毫歐。因此在11A時,具有和IGBT的VCE(SAT) 相同的VDS。由於這種IGBT基於較舊的擊穿技術,VCE(SAT) 隨溫度的變化不大。因此,這種IGBT可降低輸出橋中的總體損耗,從而提高逆變器的總體效率。FGH30N60LSD IGBT在每半周期從一種功率轉換技術切換到另一種專用拓撲的做法也十分有用。IGBT在這里被用作拓撲開關。在較快速的轉換時則使用常規及快速恢復超結器件。對於1200V的專用拓撲及全橋結構,前面提到的FGL40N120AND是非常適合於新型高頻太陽能逆變器的開關。當專用技術需要二極體時,Stealth II、Hyperfast™ II 二極體及碳硅二極體是很好的解決方案。
『貳』 現在光伏組件都安裝有功率優化器嗎
太陽能功率優化器其主要概念是將太陽能逆變器中的最大功率追蹤(Maximum Power Point Tracking;MPPT)運算功能獨立版出來,安置權於每塊模塊背後,使每塊模塊可獨立進行MPPT追蹤。
正常的並網逆變器,本身就應該有這個功能,被獨立出來的理由,是針對最小型離網式逆變器沒有MPPT功能比較有用。
光伏組件,不會具備這個功能的,這都是施工方案的選項。
『叄』 怎麼鑒別太陽能熱水器的優劣
太陽能集熱器主要由支架、儲熱部分水箱、集熱部件真空管以及控制系統組成。太陽能熱水系統是一個綜合系統,只有各組成部分都能夠達到優化才能保證整個熱水器是好用的。就是說,真空管的吸熱性能要好,藍黑色的真空管或紫黑色的真空管吸熱效果比較好;儲熱水箱的保溫效果要好,一般保溫層厚度要達到5cm以上,聚氨酯發泡材料的比較好,顏色淺綠色的是無氟發泡,不會腐蝕內膽,比較好。支架比較堅固的好。控制器用品牌配套的好。
『肆』 提高太陽能熱水器效能有哪些方法
使用吸收率最好的真空管,科學的設計合理的優化方式才是提高太陽能能效的唯一方式。謝謝孟祥
『伍』 太陽能板功率優化器的作用大嗎
太陽能板功率優化器的作用大
『陸』 光伏優化器能提高多少效率
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進入網路輸入「分布式MPPT技術電源優化版器在光伏電站中的權應用」
一篇關於光伏優化器的介紹,以及其關於利用美國國家半導體的一款晶元產品solar magic進行的1KW系統的數據比較測試
測試結果顯示:
1. 無陰影遮擋的情況:
會有3-5%的效率提升
2. 有陰影遮擋的情況
陰影越明顯,效率的提升越明顯
具體的結果可以參考提供的文章的數據
數據僅供參考
『柒』 太陽能發電的優化方法2
太陽能發電系統分為離網發電系統、並網發電系統及分布式發電系統:
1、離網發電系統主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成,如輸出電源為交流220V或110V,還需要配置逆變器。
2、並網發電系統就是太陽能組件產生的直流電經過並網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之後直接接入公共電網。並網發電系統有集中式大型並網電站一般都是國家級電站,主要特點是將所發電能直接輸送到電網,由電網統一調配向用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、佔地面積大,還沒有太大發展。而分散式小型並網發電系統,特別是光伏建築一體化發電系統,由於投資小、建設快、佔地面積小、政策支持力度大等優點,是並網發電的主流。
3、分布式發電系統,又稱分散式發電或分布式供能,是指在用戶現場或靠近用電現場配置較小的光伏發電供電系統,以滿足特定用戶的需求,支持現存配電網的經濟運行,或者同時滿足這兩個方面的要求。
分布式光伏發電系統的基本設備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電櫃、並網逆變器、交流配電櫃等設備,另外還有供電系統監控裝置和環境監測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下,光伏發電系統的太陽能電池組件陣列將太陽能轉換輸出的電能,經過直流匯流箱集中送入直流配電櫃,由並網逆變器逆變成交流電供給建築自身負載,多餘或不足的電力通過聯接電網來調節。
『捌』 光伏優化器能不能抑制pid效應
PID效應(Potential Inced Degradation)又稱電勢誘導衰減,是電池組件的封裝材料和其上表面及版下表面的材料,電池片與其權接地金屬邊框之間的高電壓作用下出現離子遷移,而造成組件性能衰減的現象。
危害為:
下表為組件PID效應測試前後的參數及I-V曲線對比【1】,通過對比明顯可以看出PID效應對太陽能電池組件的輸出功率影響巨大,是光伏電站發電量的「恐怖殺手」
『玖』 太陽能發電的優化方法
太陽能功率優化器其主要概念是將太陽能逆變器中的最大功率追蹤(Maximum Power Point Tracking;MPPT)運算功能獨立出來,安置於每塊模塊背後,使每塊模塊可獨立進行MPPT追蹤。
正常的並網逆變器,本身就應該有這個功能,被獨立出來的理由,是針對最小型離網式逆變器沒有MPPT功能比較有用。
光伏組件,不會具備這個功能的,這都是施工方案的選項。
『拾』 針對串聯功率優化器結構每個光伏怎麼確定
太陽能功率優化器其主要概念是將太陽能逆變器中的最大功率追蹤(Maximum Power Point Tracking;MPPT)運算功能獨版立出來,安置權於每塊模塊背後,使每塊模塊可獨立進行MPPT追蹤。
正常的並網逆變器,本身就應該有這個功能,被獨立出來的理由,是針對最小型離網式逆變器沒有MPPT功能比較有用。
光伏組件,不會具備這個功能的,這都是施工方案的選項。