Σχεδιασμός και υλοποίηση αντιστροφέα ισχύος (inverter) για φωτοβολταϊκό πλαίσιο που παλμοδοτείται με την τεχνική διαμόρφωσης εύρους παλμών (PWM)

Abstract

Το πιο σοβαρό ζήτημα αξιοπιστίας για τα φωτοβολταϊκά (PV) είναι ο μετατροπέας. Ο μέσος χρόνος μέχρι την πρώτη αποτυχία (MTFF) εκτιμάται ότι είναι περίπου πέντε χρόνια. Οι πρόσφατες προσπάθειες για ταχεία επέκταση της παραγωγής μετατροπέων συνδεδεμένων στο δίκτυο δεν οδήγησαν σε βελτιωμένη αξιοπιστία. Αυτή τη στιγμή, η βιομηχανία μετατροπέων βρίσκεται σε μοναδική θέση για να αναπτύξει έναν μετατροπέα «επόμενης γενιάς» με δεκαετή MTFF, καλύτερη απόδοση και χαμηλότερο κόστος. Οι πρόσφατες εμφανίσεις νέων τεχνολογιών όπως το DSP (επεξεργασία ψηφιακού σήματος), η αύξηση των πωλήσεων σε μερικές εκατοντάδες χιλιάδες μετατροπείς ετησίως και η εμφάνιση μεγαλύτερων εταιρειών που ενδιαφέρονται για τους φωτοβολταϊκούς μετατροπείς το καθιστούν δυνατό σήμερα. Αυτή τη στιγμή οι φορείς Ενέργειας εξετάζουν την ανάπτυξη ενός νέου μετατροπέα για χρήση σε εφαρμογές κατανεμημένης ενέργειας. Αυτή η αναφορά συνοψίζει την κατάσταση των ηλεκτρονικών ισχύος σήμερα, προσδιορίζει ζητήματα τεχνολογίας και προσδιορίζει τα χαρακτηριστικά του κατασκευαστή του μετατροπέα που θεωρούνται απαραίτητα για την παραγωγή ενός μετατροπέα διάρκειας δέκα ετών. Abstract The most serious reliability issue for photovoltaics (PV) is the inverter. Mean time to first failure (MTFF) is estimated to be about five years. Recent efforts to rapidly expand the production of grid-tied inverters have not resulted in improved reliability. At this time the inverter industry is uniquely positioned to develop a 'next generation' inverter that has ten-year MTFF, better performance and lower cost. The recent advents of new technologies such as DSP (digital signal processing), the growth in sales to a few hundred thousand inverters per year and the emergence of larger companies with interest in PV inverters make this possible today. At this time the Department of Energy is considering the development of a new inverter for use in distributed energy applications. This report summarizes the status of power electronics today, identifies technology issues, and identifies inverter manufacturer attributes thought to be essential for the production of a ten-year lifetime inverter.