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3相ストリングインバータソリューション

適切な半導体ソリューションで3相ストリングインバータソリューションの設計を強化

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概要

3相ストリングインバータは、直列接続された太陽光発電パネルの電力変換を行います。通常、これらのインバータの定格は約数kW から最大350 kWです。一般に、ほとんどのインバーター設計はトランスレスまたは非絶縁です。ストリングインバーターは通常、2段の電力変換に依存しています。

利点

  • 省エネ
  • 電気コストの削減
  • 優れた設計柔軟性
  • より高い堅牢性
  • より高い効率
  • より高いスイッチング動作

ブロック図

概要

2段電力変換の説明

まずDC-DC 段で、可変DC 電圧をDC-AC インバータ段に必要な適切な電圧または固定電圧に変換します。同時に、MPPT 技術を介してPV ストリングから抽出された最大電力を保証します。

次に、DC-AC 段ではDC 電力をグリッド互換のAC 電力に変換します。この段階では、2 レベルまたは 3 レベルのトポロジーが推奨されます。特に、3レベルトポロジーは、そのより高い効率のために広く使用されています。主に1000V PV アレイシステムでは、3レベルのNPC1 / NPC2が好ましい。3レベルのNPC1は、650V デバイスの使用を可能にし、特大のPV パネルでも20 kHz 以上のスイッチング周波数での駆動を可能にします。3レベルのNPC2は650 V と1200 V のデバイスを使用し、20 kHz 未満のスイッチング周波数での駆動に最適なトポロジーです。1500V PVシステムでは、宇宙線に対する耐性が高いため、3レベルのANPC とNPC1が広く使用されており、特に、力率動作の全範囲で効率が高いため、ANPC トポロジーが広く使用されています。インバーターのサイズと重量は、DC およびAC フィルタと冷却システムに大きく依存します。したがって、システムのサイズとコストを削減するために、より高いスイッチング動作が望ましいです。

350 kW までの設計に対応する製品

通常、これらのインバーターの定格は6～350 kW です。定格電力20 kW以内であれば、インフィニオンのIGBT、CoolSiC™ MOSFET、およびCoolSiC™ ショットキーダイオードのディスクリート製品が、最高の価格対性能比を実現するための好ましい選択肢です。

20 kW を超える電力範囲では、Easyモジュール製品ファミリーは、CoolSiC™ Easy モジュール、Easy Boosterモジュール、Easy 3レベルモジュールなど、柔軟でスケーラブルなパワーモジュールソリューションをお探しのお客様に最適です。柔軟なピングリッドシステムは、レイアウトとピン配置のカスタマイズに最適です。さらに、電力密度と製造の容易さにも最適です。

すべてのスイッチにはドライバーが必要であり、すべてのドライバーを制御する必要があります。 また、インバーター設計に適したEiceDRIVER™ ゲートドライバーと XMC™ およびPSoC™ MCUも提供しています。最後に、各機能ブロックにはセンサーと補助電源が必要なため、1.7 kV CoolSiC™ MOSFETおよびTLI4971およびTLE4971電流センサーとともにCoolSET™ を提供しています。接続に対処するためのスマートな組み合わせとして、単一のデバイスでBluetooth® とWi-Fi を提供するAIROC™ ファミリーを提供しています。OPTIGA™ 製品のポートフォリオによって、データ保護とセキュリティを確保します。

AIROC™ソリューションの詳細
マイクロコントローラーの詳細
センサーの詳細
セキュリティ ソリューションの詳細
三相ストリングインバーターの動向と要件 - パート1

一般に、最大30 kW の住宅および小規模の商用アプリケーションでは、ユーザーは電力を生成および消費します。自家消費を改善し、高価な負荷ピークを回避することは、電気代を節約するために非常に重要です。ハイブリッドインバータは、太陽光発電の自家消費の改善により人気が高まっています。ストリングインバータと同様に、ハイブリッドインバータは、複数の太陽光発電パネルを接続し、DC をAC に変換します。しかし、それに加えて、ハイブリッドインバータは、バッテリーまたは他の蓄電システムに直接DC 電流を供給することもできます。これにより、不要な電力変換が排除され、エネルギーを節約できます。

大規模な商業およびユーティリティ規模の設備では、PV システムの電圧が時間の経過とともに増加し、均等化発電コスト (LCoE) の削減に役立ちます。過去に、1000V から1500V に電圧クラスが上がったように、近い将来、さらに高い電圧規格が登場する可能性があります。さらなるDC / AC 比またはPV 発電所の特大化は明確な傾向になりつつあります。

三相ストリングインバーターの動向と要件-パート2

軽量ストリングインバータは、最大20MWのこれらの市場で人気を集めています。設計の柔軟性と輸送が容易で、数回クリックするだけで2人ですばやく簡単に交換できます。

ソーラーおよび関連業界における深いアプリケーションノウハウに基づいて、学習サイクルを短縮し、実績のあるショートフロープロセスを通じて迅速なカスタマイズを提供できます。インフィニオンの650V、1200V、2000V CoolSiC™ MOSFET とTRENCHSTOP™ IGBT7の強みを組み合わせることで、お客様はシステムコストと運用コストを大幅に削減できるだけでなく、これまでにないレベルの高い効率および電力密度を活用することができます。

2段電力変換の説明

まずDC-DC 段で、可変DC 電圧をDC-AC インバータ段に必要な適切な電圧または固定電圧に変換します。同時に、MPPT 技術を介してPV ストリングから抽出された最大電力を保証します。

次に、DC-AC 段ではDC 電力をグリッド互換のAC 電力に変換します。この段階では、2 レベルまたは 3 レベルのトポロジーが推奨されます。特に、3レベルトポロジーは、そのより高い効率のために広く使用されています。主に1000V PV アレイシステムでは、3レベルのNPC1 / NPC2が好ましい。3レベルのNPC1は、650V デバイスの使用を可能にし、特大のPV パネルでも20 kHz 以上のスイッチング周波数での駆動を可能にします。3レベルのNPC2は650 V と1200 V のデバイスを使用し、20 kHz 未満のスイッチング周波数での駆動に最適なトポロジーです。1500V PVシステムでは、宇宙線に対する耐性が高いため、3レベルのANPC とNPC1が広く使用されており、特に、力率動作の全範囲で効率が高いため、ANPC トポロジーが広く使用されています。インバーターのサイズと重量は、DC およびAC フィルタと冷却システムに大きく依存します。したがって、システムのサイズとコストを削減するために、より高いスイッチング動作が望ましいです。

350 kW までの設計に対応する製品

通常、これらのインバーターの定格は6～350 kW です。定格電力20 kW以内であれば、インフィニオンのIGBT、CoolSiC™ MOSFET、およびCoolSiC™ ショットキーダイオードのディスクリート製品が、最高の価格対性能比を実現するための好ましい選択肢です。

20 kW を超える電力範囲では、Easyモジュール製品ファミリーは、CoolSiC™ Easy モジュール、Easy Boosterモジュール、Easy 3レベルモジュールなど、柔軟でスケーラブルなパワーモジュールソリューションをお探しのお客様に最適です。柔軟なピングリッドシステムは、レイアウトとピン配置のカスタマイズに最適です。さらに、電力密度と製造の容易さにも最適です。

すべてのスイッチにはドライバーが必要であり、すべてのドライバーを制御する必要があります。 また、インバーター設計に適したEiceDRIVER™ ゲートドライバーと XMC™ およびPSoC™ MCUも提供しています。最後に、各機能ブロックにはセンサーと補助電源が必要なため、1.7 kV CoolSiC™ MOSFETおよびTLI4971およびTLE4971電流センサーとともにCoolSET™ を提供しています。接続に対処するためのスマートな組み合わせとして、単一のデバイスでBluetooth® とWi-Fi を提供するAIROC™ ファミリーを提供しています。OPTIGA™ 製品のポートフォリオによって、データ保護とセキュリティを確保します。

AIROC™ソリューションの詳細
マイクロコントローラーの詳細
センサーの詳細
セキュリティ ソリューションの詳細

三相ストリングインバーターの動向と要件 - パート1

一般に、最大30 kW の住宅および小規模の商用アプリケーションでは、ユーザーは電力を生成および消費します。自家消費を改善し、高価な負荷ピークを回避することは、電気代を節約するために非常に重要です。ハイブリッドインバータは、太陽光発電の自家消費の改善により人気が高まっています。ストリングインバータと同様に、ハイブリッドインバータは、複数の太陽光発電パネルを接続し、DC をAC に変換します。しかし、それに加えて、ハイブリッドインバータは、バッテリーまたは他の蓄電システムに直接DC 電流を供給することもできます。これにより、不要な電力変換が排除され、エネルギーを節約できます。

大規模な商業およびユーティリティ規模の設備では、PV システムの電圧が時間の経過とともに増加し、均等化発電コスト (LCoE) の削減に役立ちます。過去に、1000V から1500V に電圧クラスが上がったように、近い将来、さらに高い電圧規格が登場する可能性があります。さらなるDC / AC 比またはPV 発電所の特大化は明確な傾向になりつつあります。

三相ストリングインバーターの動向と要件-パート2

軽量ストリングインバータは、最大20MWのこれらの市場で人気を集めています。設計の柔軟性と輸送が容易で、数回クリックするだけで2人ですばやく簡単に交換できます。

ソーラーおよび関連業界における深いアプリケーションノウハウに基づいて、学習サイクルを短縮し、実績のあるショートフロープロセスを通じて迅速なカスタマイズを提供できます。インフィニオンの650V、1200V、2000V CoolSiC™ MOSFET とTRENCHSTOP™ IGBT7の強みを組み合わせることで、お客様はシステムコストと運用コストを大幅に削減できるだけでなく、これまでにないレベルの高い効率および電力密度を活用することができます。

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パートナー ソリューション

開発者コミュニティ

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