SiC晶体管提高光伏系统效率

光伏逆变器的最高效率评级为98.5%弗劳恩霍夫太阳能系统研究所在使用美国CREE公司制造的基于碳化硅的mosfet原型的测试中。这是迄今为止光伏逆变器报道的最高效率结果。与传统硅基晶体管相比,夫琅和费研究人员成功地将传统逆变器的功耗降低了30%至50%。他们是全球第一批测试这种新型半导体材料的研究人员。

带SiC组件的逆变电路板

逆变器将光伏系统产生的直流电转换为交流电,并将其送入公共电网。逆变器的效率等级越高,整个光伏系统的发电量就越大。为了在一段时间内实现最高的能量输出,效率评级应在广泛的功率水平范围内保持较高。在测试过程中,采用Cree SiC组件的逆变器还在广泛的功率输出值范围内开创了新的性能先例。

“我们很高兴能达到创纪录的效率水平。与传统的硅基晶体管相比,碳化硅元件的开关速度更快,正向偏置功率损失更小,”弗琅和费电子工程学院电力电子组负责人布鲁诺·伯格博士说。Fraunhofer ISE是已知的第一个在此应用中测试碳化硅mosfet的组织。“我们的工作包括对组件进行表征,并将其集成到现有的逆变器中。如果进一步针对碳化硅优化逆变电路,那么肯定可以实现更高的效率。”

目前,半导体碳化硅SiC主要应用于白光led,这是目前照明技术的革命。碳化硅二极管已经有一段时间了。然而,到目前为止,逆变器中功率级所必需的mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)还没有问世。

夫琅和费团队利用其正在申请专利的HERIC®拓扑实现了单相逆变器的效率评级记录,标称额定功率为5千瓦。他们还将标称功率为7千瓦的三相逆变器的效率等级从95.1提高到97.5%。

弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE是光伏逆变器开发的领导者。ISE工程师在25年前提出了第一个无变压器逆变器,并继续推进无变压器技术。同时,该技术已在太阳能发电领域站稳脚跟。无变压器逆变器比有变压器的设备更高效、更便宜、更轻。

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