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让太阳能逆变器比太阳更可靠

  • 发布时间:2019-09-02 12:35   来源:

在炎炎夏日,我通常和大多数人一样会躲在空调房里避暑。再之后,随着天气变得凉爽起来,我会打开窗户吹着自然风,在那时我就会收到夏季的电费账单,然后我就会问自己空调带来的短暂舒适感是否真的值得。

空调只能在对抗炎热天气的过程中取得得不偿失的胜利。作为一名工程师,我认为这是一个需要解决的问题。我的解决方案很简单:如果你无法彻底取代它们,那就好好利用它的光与热。因此,与其消耗大量昂贵的公用电,我们倒不如用屋顶上的太阳能电池板为空调提供动力。幸运的是,我并不是第一个想到这一点的人,而且太阳能的成本几乎与传统能源持平,每个人都能享受太阳能带来的好处。
虽然人们将大部分的关注点都投向了光伏面板,但太阳能发电生态系统的其他部分也不容忽视,比如,电力电子技术。但这也只是一个关键方面而已。光伏面板产生的是直流电压,但电力传输和配电系统却处于交流电状态,因此需要电源逆变器。
为实现太阳能发电系统的成本目标,美国能源部提出了以下要求作为“Sunshot Initiative”的一部分:



·转换效率大于98%

·使用寿命大于25年

·功率密度 100W/in3

·系统成本 $ 0.10/W; $ 0.125/W; $ 0.15/w成本)

“Sunshot Initiative”的目标是非常雄伟的,而要满足这些目标不仅需要核心的优化,还需要仔细考虑各个部分。精心设计可能导致对隔离边界带来巨大影响。逆变器在低压直流和危险的高压交流之间的连接需要电流隔离,这可能导致电源场效应晶体管或绝缘栅双极晶体管位于产生栅极信号的控制器隔离栅的相反侧。增强型隔离栅极驱动器非常不错,因为它们结合了多种功能,能够将信号传递到隔离边界,并从数个设备到一个设备将逻辑门信号转换为实际的栅极驱动。增强型隔离栅极驱动器是串联逆变器的理想解决方案,其最大输出功率范围为500W至10kW。
UCC21520通过在高侧和低侧之间实现传播延迟和延迟匹配的领先性能,改善了这些集成优势。因为它更快地导通且减少了所需的死区时间,即较高损耗的体二极管导通时的死区时间,所以减少了与开关相关的损耗。这些参数也较少依赖于VDD,因此您可以放宽系统其余部分的电压容差设计余量,如图1中的基准数据所示。图1还强调了UCC21520在VDD上的线性性能比竞品的性能要高得多。


图1:德州仪器的UCC21520传播上升/下降延迟相较于VDD和竞品而言