Biến tần cacbua silicon có thể mở ra tương lai rực sáng cho inverter trung thế

Một dự án nghiên cứu đã sản xuất ra bộ biến tần cacbua silicon có khả năng cho phép các hệ thống năng lượng mặt trời quy mô lớn kết nối trực tiếp với lưới điện trung thế mà không cần đến máy biến áp.

Dự án do các nhà nghiên cứu tại Viện Fraunhofer về Hệ thống Năng lượng Mặt trời ISE đứng đầu, đã chứng minh việc sử dụng các bóng bán dẫn silic cacbua (SiC) trong một biến tần nhỏ gọn, mang lại nhiều lợi ích cho cả giàn pin mặt trời và lưới năng lượng mặt trời nói chung.

Hệ thống năng lượng mặt trời chủ yếu được kết nối với lưới điện hạ thế, nhưng yêu cầu kết hợp với máy biến áp 50Hz để kết nối với lưới điện trung thế. Fraunhofer ISE cho biết việc cho phép kết nối trực tiếp với lưới điện trung thế sẽ mở ra vô số cơ hội và lợi ích mới cho năng lượng mặt trời.

Dự án ‘SiC-MSBat - biến tần trung áp với mô-đun nguồn SiC điện áp cao để lưu trữ quy mô lớn và lưới phân phối phục vụ hệ thống’ đã chứng kiến ​​các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer ISE hợp tác với các đối tác khác để sản xuất một biến tần nhỏ gọn có khả năng cung cấp điện trực tiếp vào lưới điện trung thế cũng như các nhiệm vụ khác trong lưới điện hỗ trợ.

Fraunhofer ISE cho biết việc sử dụng các loại bóng bán dẫn SiC mới cung cấp điện áp chặn rất cao, giúp có thể kết nối các bộ biến tần sử dụng chúng trực tiếp với lưới điện trung áp, đồng thời đạt được mật độ công suất cao hơn đáng kể so với các thiết kế biến tần thông thường.

Dự án chứng kiến ​​sự phát triển của bộ biến tần 250kW để cấp vào lưới điện xoay chiều 3kV. Các bóng bán dẫn 3.3kV SiC mới được sử dụng trong thiết kế của ngăn xếp biến tần, hứa hẹn tổn thất điện năng thấp hơn, do đó, cho phép ngăn xếp biến tần hoạt động với tần số chuyển đổi 16kHz, cao hơn khoảng 10 lần so với tần số chuyển đổi có thể sử dụng silicon khác Linh kiện bán dẫn.

Sau đó, ngăn xếp biến tần đã được thử nghiệm trong các phòng thí nghiệm của Fraunhofer ISE ở Đức và cho thấy tỷ lệ hiệu suất là 98,4% ở công suất định mức của nó.

Fraunhofer ISE cho biết thiết kế của thiết bị sẽ cho phép kết nối với nhau theo mô-đun của nhiều ngăn xếp biến tần để đạt được công suất cuối lên đến vài megawatt, khiến chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong các hệ thống năng lượng mặt trời quy mô tiện ích.

Hơn nữa, thiết kế nhỏ gọn của nó - chiếm khoảng 40% kích thước của các hệ thống biến tần thương mại có cùng cấp điện áp - cũng sẽ cho phép các hệ thống được triển khai ở nhiều khu vực nội thành hơn, nơi có ít không gian hơn, viện nghiên cứu cho biết.

"Với công nghệ PV 1500V đã có trong một vài năm, chỉ thị điện áp thấp đã được khai thác tối đa. Bước tiếp theo ở đây sẽ là chuyển đổi sang cấp điện áp trung áp, điều này sẽ mang lại tiềm năng hơn nữa cho tiết kiệm và cải tiến khái niệm hệ thống của các nhà máy điện mặt trời, ”Andreas Hensel, người đứng đầu nhóm điện tử điện trung thế của Fraunhofer ISE, cho biết.

Dự án được tài trợ bởi Bộ Kinh tế và Năng lượng Liên bang Đức, và các đối tác của Fraunhofer ISE trong dự án bao gồm Semikron Elektronik và STS Spezial-Transformatoren Stokach.

Nguồn : PV-TECH