【應用筆記】新能源領(lǐng)域電感解決方案

前言

在不同的可再生能源發(fā)電當中，太陽能和風能是開發(fā)和應用最廣的。光伏電池板已在全球范圍內(nèi)廣泛架設(shè)，尤其是在一些幾乎沒有機會從公共電網(wǎng)獲得電力或根本沒有建立電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)或運營環(huán)境；其易于建設(shè)且成本靈活的特點已使得太陽能對于區(qū)域的能源結(jié)構(gòu)變得非常重要。在風能場中，幾兆瓦電力的電力生產(chǎn)能力極大地促進了碳中和的實現(xiàn)進程，從而使其成為重要的商業(yè)電力來源。 

然而，由于依賴于日照時長或風力強度的功率等級不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換效率和向上饋電到電網(wǎng)的控制成為電力工程非常關(guān)注的問題。 

應用到電能質(zhì)量和電平的傳感器和測量單元幾乎遍及每一個功率級——從發(fā)電到傳送再到逆變，這些重要的實時信號需要支持中央控制器進行相應的操作并驅(qū)動外部不同 HV 或 LV 開關(guān) FET（如 SiC、IGBT）的控制柵極。在這種電力應用中，許多大型的功率部件或裝置被廣泛應用，以承受高電壓或瞬變，它們具有更長的使用壽命，以實現(xiàn)穩(wěn)定性能，從而降低整個裝置或系統(tǒng)的故障率。此外，為了完成這些管理任務，必須使用獨立的電源和可靠的電源分配給所有功能或行動單元。更小尺寸的組件（與用于電線的組件相比）同時具有可靠的使用壽命和更高的耐環(huán)境沖擊能力，將會是合適的選擇。

中控平臺電源

發(fā)電廠控制中心的電源必須采用冗余設(shè)計，以確保它不會失去對整個電力生產(chǎn)的控制——這可能是由于光伏或風力渦輪機的不穩(wěn)定發(fā)電率造成的。 盡管每個功能單元都有傳統(tǒng)的 AC-DC 離線電源和分布式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，但也應始終使用蓄電池或 UPS，以充當必要的備用電源或應對意外的電路分路故障。 

推薦的科達嘉產(chǎn)品：

CPSQ / CPTR / TCB / PK / PKS / SPBL / SPRH / CPER / CPCE (Lr) / CSCF / VSRU / CSEC / CSEB / CSFU / CSFI (Lout)。

隔離柵極驅(qū)動器

光伏板輸入升壓后的直流母線通常為 1KV 至 1.5KV，應用于MOSFET 或更常見的 SiC 或 IGBT 的隔離驅(qū)動器必須將輸入邏輯 PWM 信號與輸出驅(qū)動電源隔離。由于米勒電流，驅(qū)動器通常包含兩個或更多內(nèi)置 MOSFET，以形成米勒鉗位，從而避免操作錯誤。 一般而言，饋入隔離驅(qū)動器的電流會高于低壓柵極驅(qū)動器，達到幾安培。 通常建議實現(xiàn)單獨的轉(zhuǎn)換器以實現(xiàn)更快的響應和高功率要求的柵極驅(qū)動。 

推薦的科達嘉產(chǎn)品：CSTC/CSTA（控制信號線CMC）/SPBL/SPRH（高壓功率扼流圈）。 

扭矩控制器

由于更廣泛的能量波動擺幅和電壓暫降，與光伏相比，風能的不確定性要大得多，為了保護下游功率級的轉(zhuǎn)換設(shè)備，必須通過平衡渦輪機中的磁化力以控制扭矩的方式來管理風能。其中，控制單元可能向線圈提供數(shù)百伏的來自渦輪機產(chǎn)生的電流。與降壓轉(zhuǎn)換一樣，調(diào)諧輸出會在額定功率過高時通過產(chǎn)生相反的磁通量以某種方式消除發(fā)電機磁場，另一方面增強它以平滑電壓驟降。

推薦的科達嘉產(chǎn)品：SPBL / SPRH / PKS / PK（高壓濾波扼流圈）。

直流插座

光伏電池板電站（較小規(guī)模的設(shè)置）可以在白天收集發(fā)電并就地饋入EV/HEV電池充電等用電負載，這是一種光伏新能源與儲能相結(jié)合的新興市場解決方案。 這個小型工廠的直流電源插座必須以更高的頻率運行，以減少使用大型扼流圈和轉(zhuǎn)換開關(guān)；這種應用也必須在現(xiàn)場進行監(jiān)督以最大限度地提高充電安全性。 

推薦的科達嘉產(chǎn)品：CPFS / CPER