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微型逆變�
閱讀�6777�(shí)間:2011-03-01 18:23:52

  微型逆變�的直�電源�(zhuǎn)換是從一�(gè)單一的太�(yáng)能模塊交�,各�(gè)太陽(yáng)�電池模塊配備逆變器及�(zhuǎn)換器功能,每塊組件可單獨(dú)�(jìn)行電流的�(zhuǎn)�,所以這被稱之為“微型逆變器”及“微型轉(zhuǎn)換器�。微型逆變器能夠在面板�(jí)�(shí)�(xiàn)功率�(diǎn)跟蹤(MPPT),擁有超越中央逆變器的�(yōu)�(shì)。這樣可以通過(guò)�(duì)各模塊的輸出功率�(jìn)行優(yōu)�,使得整體的輸出功率�。此外,與通信功能組合,還可用于監(jiān)視各�(gè)模塊的狀�(tài),檢�(cè)出出�(xiàn)故障的模��

�(guān)鍵技�(shù)

  功率�(diǎn)跟蹤(MPPT)以及MPPT算法

  智能�(diào)節(jié)太陽(yáng)能發(fā)電板的工作電�,使太陽(yáng)能板始終工作在V-A特性曲線的功率�(diǎn),從而提高了�(duì)太陽(yáng)能板�(fā)電功率的利用率�

  MPPT 算法主要有三種:擾動(dòng)觀察法、電�(dǎo)增量法和恒定電壓��

  擾動(dòng)觀察法 (P&O) 最為常�(jiàn)。該算法以特定方�?qū)ぷ麟妷哼M(jìn)行微擾,然后�(duì) dP/dV �(jìn)行采�。如� dP/dV 為正,則算法知道其朝 MPP 方向�(diào)節(jié)了電�。然�,繼�(xù)以該方向�(diào)節(jié)電壓,直� dP/dV 為負(fù)�

  電導(dǎo)增量 (INC) 法使� PV 陣列的增量電�(dǎo)dI/dV �(lái)�(jì)� dP/dV 的符�(hào)。相� P&O,INC 快速追蹤變化的光照條件更加�(zhǔn)�。然�,與 P&O 相同,它�(huì)�(chǎn)生振�,并�(huì)在快速變化的空氣條件影響下變得混亂不清。另一�(gè)缺點(diǎn)�,其高復(fù)雜性增加了�(jì)算時(shí)�,并降低了采樣頻��

  第三種方法是恒定電壓法,其利用這樣一�(gè)事實(shí):一般而言,VMPP/VOC 的比約等� 0.76。這種方法所出現(xiàn)的問(wèn)題在于它要求立刻�(shè)� PV 陣列電流� 0 �(lái)�(cè)量陣列的�(kāi)路電�。這樣,陣列的工作電壓便被�(shè)置為這一�(cè)量值的 76%。但�,在這期間,陣列被斷�(kāi),浪�(fèi)掉了有效能源。同�(shí)還發(fā)�(xiàn)�76% �(kāi)電路電壓是一�(gè)非常接近值的同時(shí),它卻并非總是與 MPP 一��

  由于�(méi)有一�(gè)能夠成功地滿足所有常用情景要求的 MPPT 算法,因此許多設(shè)�(jì)人員都會(huì)走一些彎�,它們對(duì)系統(tǒng)�(jìn)行環(huán)境條件評(píng)估然后選擇的算法。實(shí)際上,有許多 MPPT 算法可以用,并且太陽(yáng)能板廠商提供其自己的算法也很常見(jiàn)�

  �(duì)于一些廉�(jià)的控制器�(lái)�(shuō),執(zhí)� MPPT 算法�(huì)是一�(xiàng)難以完成的任�(wù)。因?yàn)椋?MCU 的正??刂乒δ芤�?,算法還要求這些控制器擁有高性能的計(jì)算能�。先�(jìn)� 32 位實(shí)�(shí)微控制器(例如:TI C2000 平臺(tái)中的一些微控制器)就適用于眾多太陽(yáng)能應(yīng)用�

市場(chǎng)分析

  雖然微型逆變器在全球逆變器市�(chǎng)仍然只占有小份額。微型逆變器和分布式功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)解決方案作為光伏逆變器市�(chǎng)的新興領(lǐng)�,預(yù)�(jì)將會(huì)大幅增長(zhǎng)�2010年到2015年的年均�(fù)合增�(zhǎng)率可�(dá)77�。供貨量便有望超�(guò)�(xiàn)有逆變器。美�(guó)iSuppli�(yù)�(cè),原有逆變器的供貨�2012年為130�(wàn)�140�(wàn)�(tái),而微型逆變器和微型�(zhuǎn)換器的合�(jì)供貨�2012年將�(dá)到約800�(wàn)�(tái)。目前美�(guó)已有�(fēng)�(xiǎn)企業(yè)等多家企�(yè)�(duì)微型逆變器和微型�(zhuǎn)換器展開(kāi)�(kāi)�(fā)�

  IR的AlbertoGuerra�(yù)�(cè),在未來(lái)幾年�,太�(yáng)能工程的市場(chǎng)每年的增�(zhǎng)率將�(dá)�20%�30%。相�(yīng)�,太�(yáng)能逆變器的�(jià)格也�(huì)隨之下降。由于逆變器的成本占整體太�(yáng)能系�(tǒng)成本�15%�20%,因?yàn)榇嬖诟蟮氖�?chǎng)需求而得到價(jià)格支��

  中國(guó)政府安排�(yù)�12.7億元,逆變器補(bǔ)貼國(guó)�(nèi)光電建筑�(yīng)用示范項(xiàng)目共111�(gè),總�(guī)模為91兆瓦,示范工程分布在中國(guó)�30�(gè)�、市、自治區(qū),重�(diǎn)向產(chǎn)�(yè)基礎(chǔ)�、陽(yáng)光資源豐富的江蘇、浙�、內(nèi)�、河南等省傾斜,重點(diǎn)引導(dǎo)光電建筑一體化�(fā)�,逆變器重�(diǎn)扶持技�(shù)先�(jìn)的光伏產(chǎn)品推廣應(yīng)用�

  為鼓�(lì)可再生能源的�(fā)�,中國(guó)政府今年3月份啟動(dòng)了《關(guān)于加快推�(jìn)太陽(yáng)能光電建筑應(yīng)用的�(shí)施意�(jiàn)�、《太�(yáng)能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》(�(jiǎn)稱“屋頂計(jì)劃”),�(duì)建筑用太�(yáng)能產(chǎn)品實(shí)施補(bǔ)貼太�(yáng)能屋頂計(jì)劃。繼“屋頂計(jì)劃”出�(tái)4�(gè)月后,中�(guó)�(cái)政部、科技�、國(guó)家能源局�(lián)合印�(fā)了《關(guān)于實(shí)施金太陽(yáng)示范工程的通知�,計(jì)劃在2-3年內(nèi),政府補(bǔ)助不低于500兆瓦的光伏發(fā)電示范項(xiàng)�,加快中�(guó)�(guó)�(nèi)光伏�(fā)電的�(chǎn)�(yè)化和�(guī)模化�(fā)��

  與此同時(shí)的各地政府也紛紛出臺(tái)政策刺激光伏電站的發(fā)�,杭州市提出“陽(yáng)光屋頂”計(jì)�,廣�,南�,無(wú)�,保�,上海紛紛提出了本地的光伏電站發(fā)展規(guī)劃,中國(guó)光伏最�(fā)�(dá)的江蘇省率先出臺(tái)了《太�(yáng)能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法�,其中規(guī)定,通過(guò)3年努�,力�(zhēng)在全省建成光伏并�(wǎng)�(fā)電裝�(jī)容量400兆瓦�

�(fā)展歷�

  在大�(guī)模部署的太陽(yáng)能并�(wǎng)�(fā)電廠中,光伏電池板的�(shù)量很�,為�,TI公司提出了“微型逆變器”的概念,它既能夠在較寬的范圍內(nèi)掃描各�(gè)�(dú)立的太陽(yáng)能電池板的峰值功率點(diǎn),避免把局部峰值作為MPP�(diǎn),同�(shí),又能夠提高功率�(diǎn)輸出跟蹤的效��

  TI提出的這種系統(tǒng)的架�(gòu)�(duì)于DC/DC�(zhuǎn)換器、DC/AC�(zhuǎn)換器以及控制�、通信接口的需求也非常��

  在過(guò)去的幾年里,美國(guó)�(guó)家半�(dǎo)體實(shí)�(yàn)室的研究人員一直在積極研究太陽(yáng)能發(fā)電系�(tǒng)的效率問(wèn)�。一�(gè)解決方案就是所謂的“微型逆變器�??墒牵绊懝夥到y(tǒng)的關(guān)鍵因素是可靠�、成本和效率。微型逆變器并不能全面地平衡這幾�(gè)�(guān)鍵因�。過(guò)去,太陽(yáng)能電池板被定為無(wú)源電子組�,主要原因是太陽(yáng)能電池板�(méi)有包含任何具備智能及可靠的有源電子組件。但這種情況�(xiàn)在已�(jīng)�(fā)生變��

  此外,當(dāng)考慮到成本和效率因素�(shí),更�(méi)必要為每塊電池板都加裝電�(wǎng)接口。實(shí)際上,現(xiàn)行光伏系�(tǒng)迫切需要優(yōu)化功�。而這�(gè)功能可通過(guò)若干�(gè)可靠及精密的集成電路�(lái)�(shí)�(xiàn)。憑�50年的集成電路�(kāi)�(fā)和銷售經(jīng)�(yàn),美�(guó)�(guó)家半�(dǎo)體將微型�(yōu)化器的知�(shí)帶到太陽(yáng)能領(lǐng)域�

  2009�,美�(guó)�(guó)家半�(dǎo)體公司宣布推出太�(yáng)能產(chǎn)�(yè)有史以來(lái)首款光電板專用的SolarMagic 芯片�。這宣告了“智能型太陽(yáng)能發(fā)電系�(tǒng)”全新時(shí)代的�(lái)��

  普通的太陽(yáng)能光伏系�(tǒng)架構(gòu)都極易受到實(shí)際操作環(huán)境的影響。例如只要幾塊電池板有陰影或�(shù)葉遮�,整�(gè)系統(tǒng)的發(fā)電量便會(huì)大幅地下�。具體來(lái)�(shuō),只要有10%的電池板面積被遮�,系�(tǒng)的總�(fā)電量便會(huì)下跌50%。而且隨著�(shí)間的推移,被遮蔽的電池板面積�(huì)越來(lái)越大,太�(yáng)能系�(tǒng)的效率會(huì)受到�(yán)重的影響。采用SolarMagic技�(shù)則可將挽�57%的發(fā)電損��

  從發(fā)電系�(tǒng)的角度來(lái)�,光伏并�(wǎng)在技�(shù)上的重點(diǎn)在于以下兩�(gè)方面。一是從光伏系統(tǒng)的角度來(lái)�,光伏行�(yè)面臨的挑�(zhàn)之一是太�(yáng)能面板的陰影�(wèn)題。二是從功率器件的角度來(lái)�,由于主要的光伏系統(tǒng)廠商擁有各自的光伏逆變�(yīng)用專利拓?fù)洌�?dǎo)體供�(yīng)商必須開(kāi)�(fā)專用的產(chǎn)�。例�,由于需要提高輸入電壓以獲得更高的效�,所以必須使�650V或以上MOSFET/IGBT。此外也需要使用SiCSBD作為成套解決方案。另�,要�(kuò)�10kW以上市場(chǎng)份額,就必須使用IGBT/SPM模塊�

  �(duì)�10kW以下并網(wǎng)光伏逆變器解決方案,飛兆半導(dǎo)體提供場(chǎng)截止(FS)IGBT和SupreMOSMOSFET器件,具備�(jìn)入這一高性能市場(chǎng)所需的低EOFF�(yōu)�(shì)和高可靠�。對(duì)于微型逆變器,飛兆半導(dǎo)體擁有中等電壓MOSFET和SupreMOS技�(shù),可為這類�(yīng)用提供卓越性能�

  除了功率半導(dǎo)體之�,對(duì)各模塊的輸出功率�(jìn)行優(yōu)化的控制IC,以及傳遞各模塊狀況的通信IC的重要性也將日益提�。微控制器要�(yùn)行MPPT算法,以�(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的方�、輸出的直流電壓和電�,使之獲得峰值功率輸�,就需要采用微控制器以及傳感器�(lái)跟蹤太陽(yáng)方位角以及高度角�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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