Aplikácie

Slnečná energia je najčistšou a najbohatší dostupnou obnoviteľnou zdrojom energie. Slnečné fotovoltaické (PV) bunky alebo panely sú zariadeniami na prevod slnečnej energie do elektrickej energie. Intenzívny vývoj a veľkomerová výroba slnečných panelov sa začala od začiatku tohto tisícročia. Globálna kapacita solárnych PV dosiahla 494,3 GW v roku 2018 a očakáva sa, že bude rásť o viac ako 1 TW medzi rokmi 2019 a 2030 (Zdroj: GlobalData Power Database). Veľká časť pridanej kapacity pochádza očakávane z Číny, India a iných krajín v regióne Ázie-Tichomoria. S rýchlym rastom nainštalovanej kapacity a vylepšením technológií sa významne znížil priemerný kapitálový náklad na vybudovanie solárnych PV, avšak stále sa líši od krajiny ku krajine. Klesajúce výrobné náklady a štátne programy spôsobujú pokles priemernej ceny systému solárnych PV. Globálny priemerný kapitálový náklad na solárne PV elektrárne bol v roku 2010 $4 162/kilowatt (KW), klesol na $1 240/kW v roku 2018 a očakáva sa, že ešte viac klesne podľa nákladových odhadov v niekoľkých krajinách a dosiahne $997 do roku 2030. Naspod sa nachádza trend priemernej ceny systému globálneho Solárneho PV a piatich vedúcich krajín v oblasti solárnych PV medzi rokmi 2010 a 2018.

Trh s fotovoltaickými panelmi, globálny, priemerná cena kľúčových krajín a globálne ($/KW), 2010–2018 (Zdroj: GlobalData)

Aby boli konkurencieschopní, výrobci PV a systémov elektrickej energie neustále hľadajú nové technológie. Efektívnosť prevodu elektrickej energie, váha a veľkosť invertera / materiálové náklady sú všetky aspekty, ktoré musí dizajn brať do úvahy. Úrovne výkonu a napätia solárnych prevodníkov sa líšia podľa aplikácií. Pre bývaliské aplikácie je maximálny výkon väčšinou nižší ako 10 kW, zatiaľ čo komerčné aplikácie obvykle dosahujú od 10 kW do 70 kW. Výkonné elektrárne na úrovni energetickej siete majú výkon vyšší ako 70 kW. Momentálne väčšina elektrární stále používa maximálne busové napätie 1000V, no nedávno vyvinuté veľké solárne farmy začali zvyšovať PV napätie z 1000V na 1500V. Vyššie napätie môže znížiť straty polovodičov a miedze a ďalej zlepšiť efektívnosť energetického systému. Pre busové napätie 1500V sú topológie s 3-úrovňovým boostom a inverterom jediným platným riešením s prepinaniami na 1200V.

Diody SiC sa široko používajú v dizajne PV boost konverzora, a SiC MOSFETy sa používajú v mnohých vysoko výkonných inverteroch. Následujú dva príklady topológií použitých v dizajne PV inverterov.

60kW Inverter s riešením TO-247 SiC MOSFET

1500V 150kW Inverter s riešením TO-247 SiC MOSFET a IV1E SiC Modulom IVCT vyvinulo 20kW prepojovaný boost konverzor na demonštráciu výkonu SiC diód a MOSFETov. Konverzor používa štyri 80mOhm 1200V IV1Q12080T4 MOSFETy a štyri 10A 1200V IV1D12010T3 diody. Pri 65kHz dosahuje konverzor účinnosť 99,4% s vstupným napätím 600V a výstupným napätím 800V. MOSFETy sú ovládané pomocou ovládača SiC MOSFET IVCR1401. Nižšie uvedené signály ukazujú čisté Vds stúpanie a klesanie hrán.