EO

Consortium ontwikkelt nieuwe generatie PV-omvormers

22 april 2017 om 22:06 uur - Freiburg (D)

Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hebben samen met partners onderzocht hoe een nieuwe generatie PV-omvormers er uit kan zien die rekening houdt met het aspect van kostenoptimalisatie. Opbouw-, koelings- en aansluittechniek worden daarbij als centrale aandachtspunten genomen.


Het rendement en de betrouwbaarheid van solaire stroomopwekking worden voor een belangrijk deel bepaald door de eigenschappen van de fotovoltaïsche (PV) omvormer. Als centraal element van een zonne-installatie zet deze de door de zonnecellen opgewekte gelijkstroom om in wisselstroom voor het net.

 

Tot nu toe staat bij het onderzoek naar vermogenselektronica omzetters meestal verbetering van de vermogensdichtheid door toepassing van de nieuwste halfgeleidertechnologieën schakeltopologiën op de voorgrond. Maar om het hoofd te bieden aan de steeds toenemende kostendruk van een wereldwijde zonne-economie, zijn nieuwe onderzoeksbenaderingen vereist.

 

Consortium

In het PV-Pack project gaat het om efficiënte, snel schakelende en in hoge mate geïntegreerde PV-omvormers in de vermogensklasse van 10-40 kW. Het wordt uitgevoerd door een consortium dat bestaat uit SMA Solar Technology AG, het Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), Phoenix Contact GmbH & Co. KG en Fraunhofer ISE. De projectpartners vullen elkaar goed aan op het gebied van thermisch goed geleidende sintermaterialen, aansluittechniek en vermogenselektronica.

 

Met het oog op de snelle ontwikkeling van de markteisen hebben ze al bij het begin van het project de doelstellingen voor de ontwikkeling van een in hoge mate geïntegreerde PV-omvormer uitgebreid naar een nominaal vermogen van 70 kW. Daarbij werden speciaal de mechanische en elektromechanische componenten geanalyseerd, innovatieve benaderingen voor oplossingen bekeken en deze in een totaalconcept verenigd.

 

Systeemopbouw

De werkzaamheden begonnen met een kostenanalyse van de mechanische en elektromechanische componenten, die bij de huidige apparaten tot 70% kunnen oplopen. Tot de mechanische componenten behoren de behuizing, de koelingscomponenten en beugels. De elektromechanische componenten omvatten onderdelen als connectoren, spoelen en printkaarten.

 

Eén benadering bestaat er in de technologieën van de gebruikte componenten uit kleinere vermogensklassen zodanig te optimaliseren, dat daaruit apparaten met groter vermogen kunnen worden ontwikkeld.

Centraal element van het in hoge mate geïntegreerde concept is de zogehten 'hete kern'. Daarbij kunnen langs meerdere kanten de optredende verliezen van de halfgeleiders via het koellichaam worden afgevoerd. Door de loskoppeling van het koellichaam van de behuizingen konden de ontwikkelaars het maximale temperatuurniveau met 30% verhogen en in combinatie met sintermaterialen het materiaalgebruik aanzienlijk verminderen.

 

Het opbouwconcept omvat verschillende temperatuurzones, die verschillen door de manier van koeling, de maximale temperaturen en de IP-beschermingsklassen. Hierdoor kunnen in de koelere zones goedkopere onderdelen met lagere thermische eisen worden gebruikt.

Ook bij de printplaten konden door het gebruik van standaardtechnologieën kosten worden bespaard. De tweetraps vermogenselektronica-omzetter telt vijf boost converters en een driefasen driepunts omzettertopologie. Door doelgerichte toepassing van siliciumcarbide halfgeleiders (SiC) en de daarmee verband houdende hogere schakelfrequenties is het de onderzoekers gelukt de passieve elementen aanzienlijk te verkleinen. Hierdoor kon enerzijds de vermogensdichtheid toenemen en anderzijds het materiaalgebruik worden verminderd..

 

Toename van vermogensdichtheid

Het is de projectpartners gelukt terug te grijpen op, op de markt beschikbare technologieën, deze te modificeren en optimaal gecombineerd in een totaalconcept te verenigen. Het maximaal gemeten rendement van de ontwikkelde omvormer, inclusief het eigen verbruik, bedraagt 98,8%; het Europese rendement van het totale apparaat ligt op 98,3%.

 

De vermindering van het volume kon in wezen ook worden bereikt door het gebruik van kleinere mechanische en elektromechanische componenten. Hierdoor werd een totaalgewicht inclusief behuizing van 58,5 kg bij een bouwvolume van 110 liter bereikt. Met 1200 W/kg overtreft de vermogensdichtheid duidelijk de waarde van de op de markt beschikbare omvormers.

 

bron: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme

 

Gerelateerd nieuws

Kansen voor bedrijven in de vermogenselektronica richting 2030

Kansen voor bedrijven in de vermogenselektronica richting 2030

“Ondanks de uitdagingen waar het Nederlandse bedrijfsleven op de korte termijn mee geconfronteerd wordt, zijn de kansen in het veld van vermogenselektronica groot en talrijk.” Deze kansen en mogelijkheden zal…

VS 3D-printen reactorkern

Amerika 3D-print reactorkern "(video)

Onderzoekers van het Oak Ridge National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy hebben een metalen reactorkern ge-3D-print. Over twee jaar willen ze de gehele reactorproductie hebben gemoderniseerd.

Covid-ventilator met Sigmatek technologie

Covid-ventilator met Sigmatek technologie

Hage Speciaal Machinebouw en Hage3D hebben een drukgestuurde ventilator voor noodsituaties ontwikkeld, met de moderne besturingstechnologie van Sigmatek. De Hage Respirator heeft met succes alle testfasen afgerond en is…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
MVK Fusion - 3 modules in 1

Murrelektronik introduceert een PROFINET/PROFIsafe module welke drie basisfuncties in één module verenigt:

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

16 juni 2020, online

Power Electronics event

Het doel van dit event is de diversiteit van toepassingen, innovaties en kennis te presenteren op het...

23 juni 2020, online

Industrial Ethernet Event

Hoe kun je het maximale uit Industrial Ethernet halen?

11 augustus 2020, Vianen

Masterclass Machineveiligheid XL

11, 12 , 18, 19 augustus 2020

Meer agendapunten »