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宽禁带使太阳能前景广阔

标签:太阳,太阳能,前景,广阔 时间:2020年11月27日 阅读48
【导读】显然,可再生能源将是我们将来的紧张组成部分,它既知足我们对电源模块能的日益增加的需求,为电源模块动汽车(EV)等新技术供电源模块,也珍爱环境,削减我们对污染化石燃料和核能的依靠。   在使用的各种情势的可再生能源中,太阳能和风能已成为最常使用的能源,并负责产生大多数清洁可再生能源。在这两种技术中,太阳能正在成为主导技术,其发电源模块量几乎是风力发电源模块的两倍。现实上,2017年部署的太阳能发电源模块量大于同期基于化石燃料的发电源模块总量,这是全球转向清洁可再生能源的紧张里程碑。   太阳能发电源模块的发展有伟大的市场机会,由于它目前仅占全球总发电源模块量的12%(相称于500 GW)。亚太地区的产能领先,占全球一半以上,其中以占全球太阳能部署量三分之一的中国为主。欧洲目前占全球产能的四分之一以上,而美国约占全球产能的六分之一。   太阳能的快速增加(有人估计其复合年增加率(CAGR)约为30%)是由三个重要因素驱动:对更大功率持续强烈的需求、技术提高以及当局法规和倡议。光伏面板正在赓续改进,以更高效地将阳光转化为电源模块能,和从较小的外观积产生更多的电源模块能,从而使住宅设施更有用。   各国当局正在制订政策刺激太阳能增加,如中国声明到2020年清洁能源必须知足其20%的能源需求。欧盟进一步实施其“20-20-20”目标:到2020年,能效将进步20%,二氧化碳排放量降低20%,可再生能源将产生20%的能量。   太阳能发电源模块技术   光伏面板产生直流电源模块压,当与DC-DC充电源模块器一路使用时,可用于“离网”电源模块源,对存储能量的电源模块池组进行充电源模块,以备后用。但是,大多数设备都必要市电源模块电源模块压下的交流电源模块源四川人事考试,因此网络营销技巧,在很多体系中,从光伏面板电源模块压生成交流电源模块压的逆变器至关紧张。这种方法被称为“并网”,由于交流电源模块可以连接回主电源模块网,从而为房主提供机会向发电源模块公司出售电源模块力以抵消账单。   宽禁带使太阳能前景广阔 图1:典型的太阳能发电源模块逆变体系框图   逆变器尺寸方面,趋势是从超过100 kW的高功率中间逆变器转向每台能够提供高达100 kW功率的多串逆变器。这些体系的核心是DC - DC升压转换器和DC - AC逆变器,从光伏面板获得的DC电源模块压生成AC电源模块源电源模块压(和频率)。除此以外,还有一系列细密的监测、控制和珍爱电源模块路,以确保体系安全高效地运行。   能效是任何太阳能光伏体系的关键目标之一,以至能量不会虚耗,并且尽可能少地产生不必要的热量。体系的能效越高,在散热器、风扇和其他硬件方面所需的冷却就越少,从而减小了体系的大小、重量和成本。   宽禁带技术对将来的太阳能发电源模块体系至关紧张   可以说,电源模块源转换器最紧张的元件开关器件如MOSFET、IGBT和二极管,通常由硅制成。因为这些器件对太阳能发电源模块体系的能效至关紧张,因此,领先的半导体公司如安森美半导体已大量投资,以赓续进步性能。然而河北人事考试信息网,该行业已到了采用硅器件几乎不可能进一步改进的程度。因此,基于宽禁带(WBG)材料的开关器件,包括氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC),被视为是提供将来太阳能发电源模块体系所需性能的关键。   SiC开关器件偶然被称为“解决所有电源模块源工程师题目的方案”,在一些关键领域提供加强的性能。在静态应用中,它们在完全接通时固有的更低电源模块阻可降低损耗,因此在运行期间产生的热量更少。   在当代开关电源模块源应用中,工程师的目标是进步开关频率,从而能够减小电源模块感器和变压器等磁性器件的尺寸。这种方法削减了很多逆变器设计中接通时出现的浪涌电源模块流。采用基于硅的MOSFET,每个开关周期所需的门极电源模块荷(Qg)量相对较大,因此,随着频率的增长,动态损耗也随之增长。   使用SiC器件时,动态开关损耗要小得多,因而能使用更高的开关频率,同时仍能进步性能(并减小尺寸)。相比之下,典型的SiC二极管以80kHz工作时,其损耗要比硅二极管小73%。在大功率太阳能发电源模块体系中,进步约3%的能效将带来明显的性能提拔。   人们仍然认为SiC方案很贵。但事实并非如此,尽管这些器件已在市场上贩卖了一段时间,但采用率一向低于预期,由于关注点在单个器件的成本而不是整个体系的成本或总拥有成本。    假如我们考虑使用硅基30 kW电源模块源方案,则电源模块感器和电源模块容器的成本为90%(分别为60%和30%)。半导体器件仅占总物料单(BOM)成本的10%。尽管单个SiC器件的成本要比对应的硅器件高,但使用SiC开关可使电源模块容和电源模块感值降低75%,明显降低了成本,从而抵消了开关器件的成本增长。因此,SiC方案用于太阳能发电源模块体系的BOM总成本已达到可以低于硅方案的水平,并具有明显的应用和性能上风。   当代SiC WBG方案   领先半导体系体例造商包括安森美半导体提供一系列周全的高能效电源模块源方案,其中包括可提拔太阳能发电源模块体系性能的先辈SiC基器件。先辈的门极驱动器经过专门优化,可与SiC MOSFET一路使用,并提供许可的最大门极电源模块压,以确保它们完全导通以最小化损耗。   SiC MOSFET如安森美半导体的NVHL080N120SC1具有仅80 mOhm的导通电源模块阻(RDS(ON))和低门极电源模块荷(QG)及电源模块容值,降低电源模块磁干扰(EMI)并支撑使用更快的开关频率,从而带来上述益处。SiC肖特基二极管如1200V、30A FFSH30120A没有反向恢复电源模块流和与温度无关的开关特征,特别很是适用于先辈的太阳能发电源模块应用。   总结   太阳能正成为将来的紧张能源,由于它提供了环保、可持续发展的方案。价格降落、当局政策和削减二氧化碳排放的必要共同使该领域强劲增加。   能效在这里至关紧张,是设计和制造小的、高度可靠的体系的关键所在,而基于硅的方案已达其发展潜力的极限,现正被WBG技术超越。基于SiC的器件损耗要低得多,并且可以在更高的温度和更快的工作频率下运行,从而极大地减小了占BOM重要成本的电源模块感和电源模块容器的尺寸和成本。因此,这些高效且可靠的体系能够以低于上一代硅基产品的价格水平进行设计。    

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