วิธีปรับปรุงประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์พลังงาน?

ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์พลังงานมีความสัมพันธ์โดยตรงกับพลังงานที่สร้างขึ้นของระบบ ดังนั้นจึงเป็นตัวชี้วัดที่สำคัญที่ลูกค้าสนใจมาก มันมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงของอินเวอร์เตอร์พลังงาน.

วิธีเดียวที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์พลังงานคือการลดการสูญเสีย การสูญเสียหลักของอินเวอร์เตอร์มาจาก IGBT, MOSFET และท่อสวิตช์พลังงานอื่น ๆ รวมถึงอุปกรณ์แม่เหล็กเช่นหม้อแปลงและตัวเหนี่ยวนำ ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า และกระบวนการที่ใช้โดยวัสดุที่เลือก

การสูญเสีย IGBT

มันสามารถแบ่งออกเป็นการสูญเสียจากการนำไฟฟ้าและการสูญเสียจากการสลับ โดยการสูญเสียจากการนำไฟฟ้าจะเกี่ยวข้องกับความต้านทานภายในและกระแสที่ไหลผ่านส่วนประกอบ ขณะที่การสูญเสียจากการสลับจะเกี่ยวข้องกับความถี่ในการสลับของส่วนประกอบและแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ส่วนประกอบต้องทน.

การสูญเสียความเหนี่ยวนำ

มันสามารถแบ่งออกเป็นการสูญเสียทองแดงและการสูญเสียเหล็ก ในจำนวนนี้ การสูญเสียทองแดงหมายถึงการสูญเสียที่เกิดจากความต้านทานของขดลวดเหนี่ยวนำ เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกทำให้ร้อนโดยการไหลผ่านความต้านทานของขดลวดเหนี่ยวนำ ส่วนหนึ่งของพลังงานไฟฟ้าจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนและสูญเสียไป และเนื่องจากขดลวดมักจะพันด้วยลวดทองแดงที่มีฉนวน จึงเรียกว่าการสูญเสียทองแดง ซึ่งสามารถคำนวณได้โดยการวัดอิมพีแดนซ์ลัดวงจรของหม้อแปลง การสูญเสียเหล็กประกอบด้วยสองด้าน: การสูญเสียจากฮิสเทอรีซิสและการสูญเสียจากกระแสไหลวน ซึ่งสามารถคำนวณได้โดยการวัดกระแสไม่มีโหลดของหม้อแปลง.

เทคนิคในการปรับปรุงประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์

ในปัจจุบันมีเส้นทางทางเทคนิคสามเส้นทางในการปรับปรุงประสิทธิภาพของ power inverters.

• ก่อนอื่น การปรับความกว้างของพัลส์เวกเตอร์ในพื้นที่และวิธีการควบคุมอื่น ๆ ถูกใช้เพื่อลดการสูญเสีย.
• ประการที่สอง ส่วนประกอบของวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกใช้เพื่อลดความต้านทานภายในของอุปกรณ์พลังงาน.
• ประการที่สาม ใช้โทโพโลยีไฟฟ้าสามระดับ ห้าระดับ และหลายระดับ รวมถึงเทคโนโลยีการสลับแบบนุ่มเพื่อลดแรงดันที่ปลายทั้งสองของอุปกรณ์พลังงานและความถี่การสลับของอุปกรณ์พลังงาน.

1. การปรับความกว้างของพัลส์เวกเตอร์ในพื้นที่ (SVPWM)

SVPWM เป็นวิธีการควบคุมแบบดิจิตอลเต็มรูปแบบที่มีข้อดีคืออัตราการใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงและควบคุมได้ง่าย ซึ่งได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายในเครื่องแปลงพลังงาน ด้วยการใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูง สามารถใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ต่ำกว่าได้ภายใต้แรงดันไฟฟ้าขาออกเดียวกัน ซึ่งช่วยลดความเครียดของแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์สวิตช์พลังงาน ลดการสูญเสียจากการสวิตช์ในอุปกรณ์ และปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงของเครื่องแปลงพลังงานในระดับหนึ่ง ในการสังเคราะห์เวกเตอร์ในพื้นที่ มีการรวมกันของลำดับเวกเตอร์หลายแบบ ผ่านการรวมกันและการจัดเรียงที่แตกต่างกัน สามารถบรรลุผลในการลดจำนวนครั้งในการสวิตช์ของอุปกรณ์พลังงาน ซึ่งสามารถลดการสูญเสียจากการสวิตช์ของอุปกรณ์พลังงานในเครื่องแปลงพลังงานได้มากขึ้น.

2. การนำส่วนประกอบที่ทำจากวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์มาใช้

อิมพีแดนซ์ต่อหน่วยพื้นที่ของอุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์มีเพียงหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของอิมพีแดนซ์ของอุปกรณ์ซิลิคอน และ IGBT (อุปกรณ์ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เกตฉนวน) และอุปกรณ์พลังงานอื่น ๆ ที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถลดอิมพีแดนซ์ในสถานะเปิดลงได้ถึงหนึ่งในสิบของอุปกรณ์ซิลิคอนแบบดั้งเดิม เนื่องจากเทคโนโลยีซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถลดกระแสการฟื้นตัวย้อนกลับของไดโอดได้อย่างมีประสิทธิภาพ การสูญเสียจากการสลับของอุปกรณ์พลังงานและความจุกระแสที่ต้องการสำหรับสวิตช์หลักจึงสามารถลดลงได้ ดังนั้น ไดโอดแบบต่อต้านขนานที่มีไดโอดซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นสวิตช์หลักจึงเป็นวิธีในการปรับปรุงประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์พลังงาน เมื่อเปรียบเทียบกับไดโอดแบบต่อต้านขนานที่ฟื้นตัวเร็วแบบดั้งเดิม ไดโอดแบบต่อต้านขนานที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถลดกระแสการฟื้นตัวย้อนกลับได้อย่างมีนัยสำคัญและปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงรวมได้ถึง 1% หลังจากใช้ IGBT ที่รวดเร็ว ประสิทธิภาพการแปลงของเครื่องทั้งหมดสามารถปรับปรุงได้ถึง 2% เนื่องจากการเร่งความเร็วในการสลับ เมื่อไดโอดซิลิคอนคาร์ไบด์แบบต่อต้านขนานรวมกับ IGBT ที่รวดเร็ว ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์พลังงานจะได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม.

3. การสลับแบบนุ่มนวลและเทคโนโลยีหลายระดับ

ตามหลักการเรโซแนนซ์ เทคโนโลยีการสลับแบบนุ่มสามารถทำให้กระแสหรือแรงดันในอุปกรณ์สลับเปลี่ยนแปลงตามกฎไซน์หรือกฎไซน์เกือบ เมื่อกระแสข้ามศูนย์ตามธรรมชาติ อุปกรณ์จะถูกปิด และเมื่อแรงดันข้ามศูนย์ตามธรรมชาติ อุปกรณ์จะถูกเปิด ทำให้ลดการสูญเสียจากการสลับและแก้ปัญหาการตัดการเชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำและการเปิดแบบเก็บประจุ นอกจากนี้ ยังไม่มีการสูญเสียจากการสลับในสวิตช์เมื่อแรงดันที่ปลายทั้งสองของสวิตช์หรือกระแสที่ไหลผ่านสวิตช์เป็นศูนย์ สวิตช์จะถูกเปิดหรือปิด อินเวอร์เตอร์พลังงานสามระดับถูกใช้ในสถานการณ์แรงดันสูงและพลังงานสูง ซึ่งเพิ่มการส่งออกระดับศูนย์และลดความเครียดแรงดันของอุปกรณ์พลังงานลงครึ่งหนึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างสองระดับแบบดั้งเดิม ด้วยเหตุนี้ อินเวอร์เตอร์สามระดับสามารถใช้ความเหนี่ยวนำของฟิลเตอร์เอาต์พุตที่เล็กกว่ากว่าอินเวอร์เตอร์สองระดับภายใต้ความถี่การสลับเดียวกัน ซึ่งสามารถลดการสูญเสียจากเหนี่ยวนำ ต้นทุน และขนาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกัน อินเวอร์เตอร์พลังงานสามระดับสามารถใช้ความถี่การสลับที่ต่ำกว่า การสูญเสียจากการสลับที่ต่ำกว่า และประสิทธิภาพการแปลงที่สูงกว่ากว่าอินเวอร์เตอร์พลังงานสองระดับภายใต้เนื้อหาฮาร์มอนิกเอาต์พุตเดียวกัน.