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双BOOST功率模块
相对于MOSFET,IGBT饱和压降低,容易实现高压、大电流化,在中大功率逆变器占主导地位。而IGBT模块比分立的IGBT单管具有更高的可靠性和安全工作区。光伏逆变器前级采用双BOOST升压的IGBT功率模块,后级采用三电平IGBT功率模块,是目前中功率光伏逆变器最佳的方案。
中功率光伏逆变器最佳的方案:
(1)减少功率器件的个数,50KW采用功率器件来设计只要5个,数量比同规格的集中式逆变器还少,而采用分立器件来设计,前级升压需要15个,后级三电平逆变需要48个。整体面积缩小30%以上,可以提高整机功率密度。
(2)单个功率模块的安装面积比分立元器件散热面积大,应力更小,可靠性更好,在安装上也有很多优势。另外,功率模块内部集成一个温度感应器,测量精度高,能更准确地检测器件结温,有利于过热保护。
(3)功率模块结构紧凑,各功率开关器件之间连接线相对分立器件短很多,可以减少电路中的杂散电感,提高逆变器的可靠性。
(4)IGBT模块开关频率更高,可以提高效率,减少电感的容量。
(5)相对于分立器件,功率模块不足之处是单位面积热耗大,整体散热面积小,功率在30KW以上如果采用自然冷却的方式散热,在环境温度高于40度时,会出现过热保护。但采用强制风冷的方式散热,就可以完全避免这个问题。
二、薄膜电容
薄膜电容让组串式逆变器不再有短板!
逆变器作为电子产品,电容是最基本的元器件,直流母线支撑电容主要作用是储能和滤波,要承受很高的脉冲电流和脉冲电压,是逆变器寿命最短的器件之一,直流母线电容现在有铝电解电容和薄膜电容两种,各有优势。电解电容的主要优势是单体容量大,价格低,薄膜电容优势是单体电压高,但也有很明显的优势:
(1)电解电容的寿命一般是2000~3000小时,长寿命的有5000~6000小时,并且容易发生漏液;薄膜电容寿命一般是100000小时以上。而且薄膜电容还具有自愈效应,电容内部微小部分产生短路时,短路产生的能量会融熔和蒸发损坏的电极,从而使该短路点再次处于绝缘状态。
(2)电解电容耐压值一般为500-550V,薄膜电容耐压值一般为1000-1300V,薄膜电容能承受2倍于额定电压的浪涌电压的冲击,能长期承受反向脉冲电压。
因此,从寿命和可靠性的角度考虑,薄膜电容可以完胜点解电容。
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