儲(chǔ)能變流器(PCS),也稱為Power Conversion System,主要應(yīng)用于儲(chǔ)能系統(tǒng)中,其核心功能是實(shí)現(xiàn)電能的雙向轉(zhuǎn)換,即將直流電(DC)轉(zhuǎn)換為交流電(AC),以及將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。其主要由直流側(cè)、交流側(cè)、控制系統(tǒng)和通信模塊四大部分組成,其中最核心的器件是功率器件,作為交直流的轉(zhuǎn)換,業(yè)內(nèi)常用的是IGBT模塊,它在成本和市場(chǎng)應(yīng)用方面較為成熟。但是隨著PCS設(shè)備的功率越來(lái)越高,客戶要求轉(zhuǎn)換效率更高,于是這幾年開(kāi)始有很多供應(yīng)商開(kāi)始采用SiC器件,它在高頻和開(kāi)關(guān)損耗方面表現(xiàn)更加優(yōu)越。
現(xiàn)在我簡(jiǎn)單的結(jié)合自己開(kāi)發(fā)PCS設(shè)備經(jīng)驗(yàn),簡(jiǎn)單介紹下SiC器件在PCS設(shè)備設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵方法和考慮因素。
1. 主電路拓?fù)涞倪x擇
SiC器件在PCS設(shè)備中通常采用T型三電平逆變電路作為主電路拓?fù)洹_@種拓?fù)淇梢杂行Ы档筒⒕W(wǎng)電流諧波,提高電能質(zhì)量。
2. 鎖相控制策略
針對(duì)SiC器件開(kāi)關(guān)頻率高的特點(diǎn),基于相電壓采樣的鎖相控制容易受干擾。因此,提出了基于線電壓采樣的鎖相環(huán)以及相應(yīng)的并網(wǎng)電流正負(fù)序分離控制策略,以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3. 布線設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)SiC器件的PCS設(shè)備時(shí),需要將主電路(以及緩沖電路)的配線設(shè)計(jì)得盡可能寬并且短,以減小布線電感。同時(shí),將平滑電容器的安裝位置靠近MOSFET進(jìn)行布局,也是減小布線電感的有效方法。
4. 緩沖電路的應(yīng)用
為了抑制浪涌電壓和振鈴,SiC器件的PCS設(shè)計(jì)中推薦追加緩沖電路(Snubber電路)。通過(guò)安裝合適的陶瓷電容,可以有效抑制浪涌電壓和振鈴。
5. 柵極電阻的調(diào)整
增大柵極電阻可以減小dID/dt,從而減少開(kāi)關(guān)時(shí)的電磁干擾和電壓尖峰,提高器件的可靠性。
總之,通過(guò)上述設(shè)計(jì)方法,SiC器件在PCS設(shè)備中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)高效率、高功率密度和高可靠性,推動(dòng)電力電子技術(shù)的發(fā)展。