درخواست ها

انرژی خورشیدی پاک‌ترین و فراوان‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر موجود است. سلول‌ها یا پنل‌های فتوولتاییک (PV) دستگاه‌هایی هستند که برای تبدیل انرژی خورشیدی به برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. توسعه شدید و تولید بزرگ‌مقیاس پنل‌های خورشیدی از ابتدای این هزاره جدید آغاز شده است. ظرفیت جهانی PV خورشیدی در سال 2018 به 494.3 گیگاوات (GW) رسیده است و بر افزایش بیش از 1 تراوات (TW) در بازه زمانی 2019 تا 2030 پیش‌بینی می‌شود (منبع: پایگاه داده برق جهانی GlobalData). بیشترین افزایش ظرفیت در طول این دوره، برآورد شده است که از چین، هند و کشورهای دیگر منطقه آسیا-اقیانوسیه خواهد آمد. با رشد سریع ظرفیت نصب‌شده و بهبود فناوری، هزینه سرمایه‌گذاری متوسط برای نصب PV خورشیدی به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته است، اما همچنان از کشور به کشور متفاوت است. کاهش هزینه تولید و طرح‌های دولتی منجر به کاهش قیمت متوسط سیستم PV خورشیدی شده است. هزینه سرمایه‌گذاری متوسط جهانی برای نیروگاه‌های PV خورشیدی در سال 2010، 4,162 دلار/کیلووات (KW) بوده است و در سال 2018 به 1,240 دلار/kW کاهش یافت و بر اساس برآوردهای هزینه در چندین کشور، تا سال 2030 به 997 دلار خواهد رسید. نمودار زیر روند قیمت متوسط سیستم جهانی PV خورشیدی و پنج کشور برتر PV خورشیدی را بین سال‌های 2010 تا 2018 نشان می‌دهد.

بازار پنل خورشیدی، جهانی، هزینه متوسط کشورهای کلیدی و جهانی ($/KW)، 2010 تا 2018 (منبع: GlobalData)

برای حفظ رقابت‌پذیری، سازندگان سیستم‌های PV و برق به طور مداوم در جستجوی فناوری‌های نو هستند. کارایی تبدیل قدرت، وزن/سایز و هزینه مواد اینورتر، تمام آن‌ها عواملی هستند که طراحی باید آن‌ها را در نظر بگیرد. سطح ولتاژ و قدرت تبدیل‌کننده خورشیدی بر اساس کاربردها متفاوت است. کاربردهای مسکونی عموماً کمتر از 10 کیلووات هستند و تجاری معمولاً بین 10 کیلووات تا 70 کیلووات قرار دارند. نیروگاه‌های برق مقیاس بزرگ بیش از 70 کیلووات هستند. در حال حاضر، بیشتر نیروگاه‌ها هنوز از ولتاژ ماکزیمم 1000 ولت استفاده می‌کنند، اما نیروگاه‌های خورشیدی بزرگی که اخیراً توسعه یافته‌اند، ولتاژ PV را از 1000 ولت به 1500 ولت افزایش داده‌اند. ولتاژ بالاتر می‌تواند از دودویی‌ها و ضیاعات مس کاهش یابد و کارایی سیستم برق را بهبود بخشد. برای ولتاژ 1500 ولت، توپولوژی‌های 3 سطحی بوست و اینورتر تنها راه‌حل مناسب با دستگاه‌های سوئیچینگ 1200 ولت هستند.

دیودهای SiC به طور گسترده در طراحی تقویت کننده PV استفاده شده اند و MOSFET های SiC نیز در توسعه بسیاری از انواع وارون‌کننده با عملکرد بالا مورد استفاده قرار گرفته اند. موارد زیر دو مثال توپولوژی هستند که در طراحی وارون‌کننده PV استفاده می‌شوند.

وارون‌کننده 60کیلووات با راه‌حل MOSFET SiC TO-247

وارون‌کننده 1500 ولت 150کیلووات با راه‌حل MOSFET SiC TO-247 و ماژول SiC IV1E IVCT یک تقویت‌کننده پیچیده 20کیلووات ساخته است تا عملکرد دیود و MOSFET SiC را نشان دهد. این تقویت‌کننده از چهار MOSFET IV1Q12080T4 80mOhm 1200V و چهار دیود IV1D12010T3 10A 1200V استفاده می‌کند. در فرکانس 65kHz، این تقویت‌کننده با ورودی 600V و خروجی 800V کارایی 99.4% را دست می‌یابد. MOSFET ها توسط محرک MOSFET SiC IVCR1401 محرک می‌شوند. نمودارهای زیر نشان‌دهنده یال‌های صعودی و نزولی تمیز Vds هستند.