Примене

Energija Sunca je najčišća i najbnajbolje opremljena obnova energije koja je na raspolaganju. Solarni fotovoltaički (PV) ćelije ili ploče su uređaji za pretvaranje solarne energije u struju. Intenzivni razvoj i velkoskalna proizvodnja solarnih ploča počela je od novog milenijuma. Globalna kapacitet PV kapaciteta je dostigla 494,3GW 2018. godine i očekuje se da će između 2019. i 2030. godine rasti preko 1 TW (Izvor: GlobalData Power Database). Većina dodavanja kapaciteta tijekom ovog razdoblja procjenjuje se da će doći iz Kine, Indije i drugih zemalja u regiji Azije-Tihookeanskog prostora. S brzim rastom instalirane kapacitete i poboljšanjem tehnologije, prosječni kapitalni troškovi postavljanja solarnih PV sustava znatno se smanjuju, ali još uvijek široko variraju od zemlje do zemlje. Smanjenje proizvodnje troškova i državne sheme rezultiraju smanjenjem prosječne cijene sustava solarnih PV. Globalni prosječni kapitalni trošak solarnih PV postaja bio je $4,162/kilovat (KW) 2010., smanjujući se na $1,240/kW 2018., a procjenjuje se da će dalje padać na temelju procjena troškova u nekoliko zemalja i dostići $997 do 2030. Sljedeći grafikon prikazuje trend prosječne cijene sustava globalnih Solar PV i pet vodećih zemalja u području Solar PV između 2010. i 2018.

Tržište fotovoltaičkih sistema, globalno, prosečna cena ključnih zemalja i globalno ($/KW), 2010–2018 (Izvor: GlobalData)

Da bi ostali konkurentni, proizvođači fotovoltačkih sistema i snage stalno traže nove tehnologije. Efikasnost pretvorbe snage, težina/inverzora veličine i materijalne troškove su svi aspekti koje je potrebno uzeti u obzir prilikom dizajna. Nivoi snage i napona solarnog konvertera variraju u zavisnosti od primene. Za kućanstvene primene, snaga je uglavnom ispod 10kW, dok komercijalne primene obično raspuštaju između 10kW i 70kW. Elektrane na nivou utiliteta imaju snagu preko 70kW. Trenutno većina elektrana još uvijek koristi maksimalnu bus napetost od 1000V, ali su nedavno razvijeni veliki solarni farmi počeli da povećavaju fotovoltačku napetost na 1500V umesto 1000V. Viša napetost može smanjiti gubitke poluprovodnika i bakra i dalje poboljšati efikasnost snage. Za bus napetost od 1500V, 3-nivojska boost i inverter topologije postaju jedine važeće rešenje sa 1200V uređajima za prebacivanje.

Diode od SiC su široko korišćene u dizajnu PV boost konvertera, a MOSFETi od SiC su korišćeni u razvoju mnogih visokoučinkovitih invertera. Sledeće su dva primera topologije korišćene u dizajnu PV invertera.

60kW Inverter sa rešenjem TO-247 SiC MOSFET

1500V 150kW Inverter sa rešenjem TO-247 SiC MOSFET i IV1E SiC Modula IVCT je razvio 20kW preklapajući boost konverter kako bi prikazao performanse dioda i MOSFET-a od SiC. Konverter koristi četiri MOSFET-a IV1Q12080T4 sa otpornošću 80mOhm i naponom 1200V i četiri diode IV1D12010T3 sa strujom od 10A i naponom 1200V. Pri frekvenciji od 65kHz, konverter postiže učinkovitost od 99.4% sa ulaznom naponom od 600V i izlaznom naponom od 800V. MOSFET-i se upravljaju pomoću drajvera za SiC MOSFET IVCR1401. Donje krive prikazuju čistu rastuću i padajuću ivicu Vds.