Эффективная экологичность: DC/DC-преобразователи для фотовольтаических систем

Глобальная поддержка возобновляемых источников энергии

В 2015 г., после конференции ООН по изменению климата в Париже, было подписано соглашение о сокращении глобальных выбросов парниковых газов (в том числе представителями Российской Федерации). Принятие данного соглашения положительно повлияло на развитие и увеличило популярность экологических возобновляемых источников энергии, таких как солнечные батареи и ветровые электростанции. Большая общественная поддержка, снижение производственных затрат и новые технологии, повышающие производительность, являются факторами, которые должны увеличить спрос на фотовольтаические и ветроэнергетические системы.

Повышению производительности способствует использование новых преобразователей. В настоящее время фотовольтаические системы разрабатываются на основе модели с применением входного напряжения 1000 В постоянного тока — а это на 33% ниже, чем напряжение 1500 В постоянного тока, поддерживаемое новыми техническими решениями компании Aimtec. Согласно расчетам фирмы GTM системы с более высоким напряжением увеличивают эффективность на 1,5–2 процентных пункта. В связи с этим следующим шагом в развитии фотовольтаических систем должна стать замена внутренних компонентов устройств, входящих в состав этих высокотехнологичных систем.

Преобразователи DC/DC серии AM10/15/40-800xxS-NZ D

Преобразователи DC/DC серии AM10/15/40-800xxS-NZ (рис. 1) доступны на рынке только у некоторых поставщиков (например, у компании TME). Данные устройства предлагают диапазон входного напряжения 200–1500 В постоянного тока, изоляцию 4000 В переменного тока и встроенные комплексные защитные функции, которые могут быть полезны в различных фотовольтаических системах и других областях применения, требующих стабильного и надежного источника питания (например, в ветровых турбинах).Отличительные характеристики преобразователей постоянного тока Aimtec:

широкий диапазон входного напряжения: 200–1500 В постоянного тока;

• стандартное выходное напряжение: 5/12/15/24 В;
• возможность использования при создании компактных изделий (таких как инвертор, системы мониторинга);
• многочисленные виды защиты:
  • защита от пониженного напряжения на входе;
  • защита от обратной полярности;
  • защита от перегрузки по току на выходе;
  • защита от короткого замыкания;
  • защита от перенапряжения;
• высокая надежность в жестких условиях окружающей среды;
• промышленный диапазон рабочих температур: –40…+70 °С;
• высокая производительность;
• низкий уровень вибрации и шума;
• сертификация EN62109, в ожидании сертификации UL508;
• монтаж печатных плат;
• возможность монтажа на DIN-рейку.

Рис. 1. Преобразователи DC/DC серии AM10/15/40/45/200-NZ от Aimtec

DC/DC-преобразователь данной серии позволяет силовому модулю в матрице солнечных панелей принимать входное напряжение, превышающее 1000 В. Это очень важно, поскольку входное напряжение меняется в зависимости от интенсивности солнечного света. Чрезмерно высокое входное напряжение в течение длительного времени может привести к потере стабильности рабочего напряжения, неисправностям кабеля и коротким замыканиям, что, в свою очередь, может вызвать сбой питания всей системы.

Схема преобразователя DC/DC основана на топологии flyback благодаря усовершенствованной и надежной системе управления PWM. В ней также используются два высоковольтных транзистора, соединенных последовательно, и силовая изоляция. Высоковольтная пусковая система построена с применением запатентованной пусковой технологии компании Aimtec и оснащена рядом встроенных средств защиты.

Применение преобразователя DC/DC серии AM10/15/40-800xxS-NZ в фотовольтаической системе

Питание устройства мониторинга соединительного блока

Для данного типового устройства, производящего мониторинг соединительного блока в оборудовании солнечной панели, широкий диапазон входного напряжения преобразователя постоянного тока и изоляция 4000 В переменного тока упрощают процесс преобразования мощности из матрицы панели в необходимое напряжение, т. е. 24 В постоянного тока. В нашем примере преобразователь DC/DC AM1DS-0505SH30-NZ питает датчик Холла и предусматривает изоляцию высокого напряжения от низкого. Преобразователь AM2LS-0503S-NZ обеспечивает изолированное напряжение 3,3 В для микроконтроллера, а приемопередатчик RS-485 — изолированную последовательную передачу и питание, что уменьшает электромагнитные помехи и предотвращает возникновение помех, исходящих от контура заземления. Данное решение (рис. 2) является удобным в использовании и безопасным.

Рис. 2. Питание устройства мониторинга соединительного блока в фотовольтаической установке

Питание устройства мониторинга инвертора

Соединительный блок собирает ток, идущий из матриц солнечных батарей, который затем проходит через электрический шкаф постоянного тока и преобразуется в переменный ток в инверторе. Этот процесс необходимо контролировать, чтобы обеспечить соответствие напряжения действующим требованиям. На схеме (рис. 3) видно, что устройство AM10/15/40W-800-NZ получает ток от высоковольтной шины и уменьшает напряжение до 24 В постоянного тока. Затем преобразователи AMSRI-7805-NZ и AMSRI-7815-NZ с высокой эффективностью поставляют ток соответствующего напряжения для следующей системы. Преобразователь AM2LS-0503S-NZ подает изолированный постоянный ток на микроконтроллер.

Рис. 3. Питание устройства мониторинга инвертора в фотовольтаической установке

Заключение

Новые преобразователи Aimtec серии AM10/15/40-800xxS-NZ предлагают самый широкий в отрасли диапазон входного напряжения. Их можно дополнить ассортиментом продукции Aimtec, позволяющей повысить эффективность фотовольтаических установок на 2 процентных пункта. Кроме того, встроенные в преобразователи средства защиты способны обеспечивать безопасную и надежную работу оборудования. Решение компании Aimtec для фотовольтаических установок поможет упростить их проекты, снизить затраты и повысить общую эффективность систем.