Fraunhofer ISE מפתחת מהפך קומפקטי במיוחד לחיבור ישיר לרשת מתח בינונית

נכון לעכשיו, ממירים ניזונים לרשת המתח הנמוך. לאחר מכן הם מחוברים לרשת המתח הבינוני באמצעות שנאים גדולים של 50 הרץ. השימוש בסוגים חדשים של טרנזיסטורי סיליקון קרביד (SiC) עם מתח חסימה גבוה מאוד מאפשר כעת גם לחבר את הממירים ישירות לרשת המתח הבינוני.

הודות לדינמיקת השליטה הגבוהה של ממירי SiC, הם יכולים לקחת על עצמם משימות מייצבות רשת ולמשמש, למשל, כמסנני הספק פעיל כדי לפצות על הרמוניות ברשת המתח הבינוני.

יתר על כן, ממירי SiC יכולים להשיג צפיפות הספק גבוהה בהרבה מממירים קונבנציונליים. התוצאה היא תכנון קומפקטי, המהווה יתרון מיוחד כאשר יש לבנות צמחים באזורים של העיר הפנימית או לבצע התאמה מחדש של צמחים ישנים קיימים. בנוסף לעלויות המערכת בלבד, עלויות בנייה ותשתית ממלאות תפקיד חשוב מאוד, במיוחד באזורים עירוניים.

תכנון קומפקטי בגלל תדר מיתוג גבוה

כחלק מהפרויקט" SiC-MSBat - ממירי מתח בינוני עם מודולי כוח SiC במתח גבוה לאחסון בקנה מידה גדול ורשתות הפצה המשרתות את המערכת", פותחה מחסנית מהפך של 250 קילוואט. להזנה לרשתות AC של 3 קילו-וולט.

כאן משתמשים בטרנזיסטורי SiC ברמת 3.3-kV. לאלו הפסדי הספק נמוכים משמעותית בהשוואה לטרנזיסטורי סיליקון דומים. זה מאפשר להפעיל את מחסנית המהפך בתדר מיתוג של 16 קילוהרץ. עם טרנזיסטורי סיליקון חדישים, תדירות מיתוג נמוכות יותר בערך פי 10 אפשריות בכיתת מתח זו. תדר המיתוג הגבוה מספק חיסכון ברכיבים הפסיביים, מכיוון שאלה יכולים להיות ממד בפורמט קטן יותר.

מאפיין מיוחד נוסף של המהפך הוא קירור נוזלי פעיל עם אסתר סינתטי כמדי קירור. מדיום זה נשאב דרך המהפך ומקרר את הטרנזיסטורים דרך גוף קירור נוזלי וגם את חנקי הפילטר השוכנים במיכל סגור. יחד עם זאת, אמצעי הקירור לחנקי הפילטר משמש כמדיום בידוד חשמלי, המאפשר להפוך את חנקי הפילטר לקומפקטיים עוד יותר.

המהפך נבנה ונבדק במעבדות Fraunhofer ISE&# 39 והשיג יעילות גבוהה מאוד של 98.4 אחוז בהספק מדורג. תכנון המכשיר מאפשר חיבור מודולרי של ערימות מהפך מרובות להשגת תפוקות מערכת של מספר מגה וואט. אם לוקחים בחשבון שטח התקנה נוסף עבור מתגים ויחידת קירור, ניתן להשיג חיסכון בנפח של מערכת המהפך של עד 40 אחוז בהשוואה למערכות מהפך מסחריות מסוג זה.

הפרויקט מומן על ידי המשרד הפדרלי הכלכלי והאנרגיה הגרמני (BMWi) כחלק מתכנית מחקר האנרגיה השישית תחת תחום המשנה &; שילוב של אנרגיות מתחדשות ומערכות אספקת אנרגיה רגנרטיבית&;. השותפים בפרויקט היו Semikron Elektronik GmbH& Co. KG ו- STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH. Semikron היה אחראי על פיתוח המודולים SiC 3.3 קילו וולט בפרויקט, STS היה אחראי בעיקר על רכיבי ההשראה.

אלקטרוניקה עתידית עוצמתית ברמת המתח הבינוני

Fraunhofer ISE רואה יישומים פוטנציאליים רבים לשימוש בהתקני SiC חוסמים גבוהה בתחום המתח הבינוני." במיוחד עבור תחנות כוח פוטו-וולטאיות גדולות, המגמה היא לעבר מתח גבוה וגבוה יותר," אומר אנדריאס הנסל, ראש צוות אלקטרוניקה מתח בינוני בצוות Fraunhofer ISE." עם טכנולוגיית ה- 1500 V PV שהייתה זמינה כבר כמה שנים, הנחיית המתח הנמוך כבר מנוצלת במלואה. השלב הבא כאן יהיה המעבר להזנה ברמת מתח בינוני, מה שיביא פוטנציאל נוסף לחיסכון ושיפורים בתפיסת המערכת של תחנות כוח PV."

בנוסף לתחנות כוח מתחדשות ומערכות אחסון סוללות גדולות, תחומי יישום אחרים של אלקטרוניקה מתח בינונית כוללים מערכות כונן וטכנולוגיית מסילה.

לבדיקת מערכות כאלה יש ל- Fraunhofer ISE המעבדה הרב-מגוואטית, שנחנכה באמצע 2019. זה מאפשר הפעלה של מערכות מתח בינוני בהספק של עד 20 MVA.