《一》 电感的事理及浸染
电感器一样平常由骨架、绕组、磁心或铁心、屏蔽罩、封装材料、等组成。骨架泛指绕制线圈的支架。将漆包线环抱在骨架上,再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔,以提高其电感量。绕组是指具有规定功能的一组线圈,绕组有单层和多层之分。铁心材料紧张有硅钢片、坡莫合金,铁氧体,非晶,金属磁粉芯等。一台光伏逆变器中,常日共有4种电感,直流共模电感﹑升压电感﹑滤波电感,互换共模电感。
共模电感紧张起EMI滤波的浸染,一方面要滤除外界共模电磁对逆变器的滋扰,另一方面又要抑制逆变器本身不向外发出电磁滋扰,避免影响电网和同一电磁环境下其他设备的正常事情。
共模电感
光伏组件是直流源,本身不会产生电磁滋扰,有些逆变器厂家为了降落本钱,取消了逆变器直流EMI共模电感,实际上,由于逆变器功率器件开关速率非常高,会产生较大的共模滋扰电流,如果没有直流EMI共模电感,这些滋扰电流旗子暗记就会传到直流电缆和组件上,这时组件就会像一个天线,产生电磁滋扰,影响光伏系统周边的电旗子暗记,如有带天线的电视机和收音机等设备就会事情不良。
为了提升发电量,组串式逆变器一样平常为两级构造,输入电压范围较宽,单相为70-550V,三相为200-1000V。前级为BOOST升压,要配置升压电感,后级为逆变电路,要配置滤波电感,升压电感和滤波电感是功率电感,从事情电流的角度来看,功率电感在其全体事情段内纹波电流相对较大并且事情温度较高,从而功率电感的直流偏置特性哀求较高(尤其是高温时),提高功率电感对应铁氧体材料的高温Bs(饱和磁通密度)非常必要;另一方面,从损耗的角度来看,功率电感的损耗可能占到太阳能逆变系统总损耗的20~40%,降落功率电感铁损非常必要。
《二》如何提高电感的效率
铁损紧张由磁性材质的特性所决定。为了减少铁损,必须优化选取高频损耗特性好的材料。磁性材料的损耗利害关系:铁氧体 < 非晶 < 铁硅铝 < 铁硅 < 纯铁粉芯。在各种磁性材料中,铁硅铝磁粉芯具有分布式气隙、饱和磁感应强度大、宽恒磁导率、高居里温度、在高频下具有极低的损耗,几近为零的磁致伸缩系数,价格适中,使其成为光伏逆变器功率电感器最佳选择。
铁硅铝磁粉芯上风:适当的本钱,优于钼坡莫合金/高磁通以及复合合金;较低的损耗,优于铁粉芯;高饱和度,优于间隙铁氧体;靠近零的磁致伸缩,优于铁粉芯;无热老化征象,优于铁粉芯;软饱和,优于铁氧体及复合合金。
铁硅铝磁粉芯缺陷:和所有的粉末冶金材料一样,铁硅铝也须要粘结剂,和硅钢片比较,存在老化开裂,温度升高时容量会低落,电流噪声较大等缺陷,为了战胜这些缺陷,一样平常采纳电感灌胶工艺等方法。
电感灌胶:分为铝型材组装、电感组装、初测、灌导热硅胶、固化、终测、整体封装线束整理等多道工序,约增加30%以上材料本钱和50%的人工本钱。
灌胶后的电感作为一个整体安装在逆变器后面,和把电感安装在逆变器内部比较,共有四大上风:
1、空气的导热系数为0.023W/m·k,铝导热系数为是160 W/m·k,硅胶导热系数约为1.2 W/m·k,采取灌胶工艺的电感,相称于散热面积积扩大了3-4倍,散热速率提高了10多倍,因此可以降落电感温度,减少温度升高时老化开裂容量低落征象发生。
2、由于电感是逆变器第二发热元器件,电感和PCBA板分开安装,热量直接向外散发,不会提升逆变器内部温度。避免逆变器其它元器件如电容,芯片,传感器温度升高而性能受到影响,降落寿命。
3、经由硅胶和铝壳双层密封,可以降落电感的噪声。电感整体固定在逆变器框架上,可以减少逆变器在运输和安装过程中振动,牢固不易松动。
《三》减少有害的杂散电感
在光伏逆变器中,也有对功率开关器件产生危害的寄生电感,它便是杂散电感,在功率器件和母线电容连接导线中会产生,杂散电感会随着电流的增加、连接导线尺寸增大、间隔增长而增大,在IGBT关断的过程中,由于电流急剧减小,会在IGBT上产生电压尖峰,有几个方面的风险:一是会使IGBT过电压,在大电流场合,就需利用更大电压等级的IGBT,但电压等级高的器件损耗大本钱高;二是电压尖峰还会带来额外的关断损耗,会使系统效率低落和本钱增加。
合理设计逆变器连接导线,减小连线电感及其影响,对付提高逆变器的可靠性和运行性能至关主要,逆变器一样平常采取下列三种方法减少杂散电感:
1、采取叠层母排:
电容正负端子方向和电流方向保持同等、电容和功率器件之间的间隔尽可能短、叠层母排正极和负极之间的间隔尽可能短。通过正负极层叠平行分布的构造形式降落线路分布电感,从而降落功率元件两端的反向峰值电压,降落功率器件对电压保护接管电路的哀求,提高功率器件运行的可靠性和稳定性,同时提高了电路的集成度,便于维修掩护。
2、采取高频接管薄膜电容:
接管电容在电路中起的浸染类似于低通滤波器,可以接管掉尖峰电压。常日用在有绝缘栅双极型晶体管(IGBT),肃清由于母排的杂散电感引起的尖峰电压,避免绝缘栅双极型晶体管的破坏。
3、采取功率模块
功率模块是采取分外的工艺,把多个元器件集成封装在一起,这样担保了元器件之间最短间隔,降落线路分布电感。
减少杂散电感,中功率组串式逆变器常日采取功率模块的方案,集中式逆变器,常日采取采取叠层母排和接管薄膜电容的方案。
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