A kérelmek

A napenergia a legtisztább és legszélesebb újratöltött energiaforrás. A napfény energiáját elektromos energiává alakító eszközök a napfény-generátor (PV) cellák vagy panellek. Intenzív fejlesztés és nagyméretű nappanel gyártás kezdte el az ezerévfordulótól. A globális napfény PV kapacitás 2018-ban 494,3 GW-ra ért el, és várhatóan több mint 1 TW-rel nő 2019 és 2030 között (Forrás: GlobalData Power Adatbázis). Ennek a periódusnak a legnagyobb része Kínából, Indiából és más Ázsia-csendes-óceáni országokból származik. A gyors növekedés és a technológiai fejlődés miatt jelentősen csökkent a napfény PV felállítás átlagos kapitálköltsége, de még mindig széles körben változik országonként. A csökkenő termelési költségek és a kormányzati programok a napfény PV rendszer átlagos árának csökkenését eredményezik. A globális átlagos kapitálköltség a napfény PV telepítéseire 2010-ben $4 162/kilowatt (KW) volt, 2018-ban $1 240/kW-re csökkent, és tovább esni fog néhány ország költségbecslései alapján, 2030-ra $997-re érhet. Az alábbi ábra mutatja a globális napfény PV átlagos rendszerár tendenciáját és az öt legfontosabb napfény PV országét 2010 és 2018 között.

Naplóenergia PV piac, globális, átlagos költség kulcsfontosságú országokban és globálisan ($/KW), 2010–2018 (Forrás: GlobalData)

A versenyképesség megtartása érdekében a PV és az energiarendszer gyártók folyamatosan új technológiák után keresnek. A teljesítménnyalátékonyság, valamint a fordító súlya/mérete és anyagköltsége mind olyan tényezők, amelyeket a tervezés során figyelembe kell venni. A naplófordító teljesítménye és feszültségi szintje az alkalmazásoktól függően változhat. Az egyházilag használt rendszerek legtöbbsége 10 kW-nál alacsonyabb, míg a kereskedelmi alkalmazások általában 10 kW és 70 kW közötti tartományba esnek. A nagymértékű erőművek 70 kW-nál magasabbak. Jelenleg a legtöbb erőmű még mindig 1000V-os maximális buszfeszültséget használ, de a legutóbb fejlesztett nagyobb naplóparkok már elkezdték a PV feszültség növelését 1500V-ra a 1000V helyett. A magasabb feszültség csökkenteni tudja a halványítóanyag- és rézveszteségeket, tovább növelve az energarendszer hatékonyságát. A 1500V-os buszfeszültség esetén a 3-szintű boost és fordító topológiák válnak az egyetlen érvényes megoldásnak 1200V-os kapcsolóeszközökkel.

A SiC diódák széleskörűen használatosak a PV növekmény konverter tervezésében, és SiC MOSFET-eket már sok nagy teljesítményű inverzor fejlesztésében használnak. A következők két topológiai példa a PV inverzor tervezéséhez.

60kW Inverzor TO-247 SiC MOSFET megoldással

1500V 150kW Inverzor TO-247 SiC MOSFET és IV1E SiC modul megoldással IVCT egy 20kW felváltott boost konvertert fejlesztett ki a SiC dióda és MOSFET teljesítményének bemutatására. A konverter négy 80mOhm 1200V IV1Q12080T4 MOSFET-et és négy 10A 1200V IV1D12010T3 diódát használ. 65kHz-nél a konverter 99,4%-os hatékonyságot ér el 600V bemenettel és 800V kimenettel. A MOSFET-eket SiC MOSFET-meghajtó IVCR1401 műszer hajtja. Az alábbi hullámok tisztán mutatják a Vds emelkedését és leesését.