Info

The hedgehog was engaged in a fight with

Read More
乐鱼体育官网登录

_这个电源设备支持建设3000亿个特高压

新能源是支撑国家可持续发展的关键,随着“碳高峰”和“碳中立”目标的提出,中国新能源产业发展将再次加快。但是新能源产业发展面临的一个重要问题是发展和电力地区的不平衡。风能、太阳能、水电等可再生能源主要集中在西部和西北部,电力主要集中在中东地区。另外,风能和太阳能(光伏)等发电方式的波动性很大。新能源布局较多的西北地区,电力负荷低于发电量,因此出现了较高比例的“弃风”、“弃光”现象。

将大规模波动性新能源发展连接到电网,一方面要提高储能技术,另一方面要改善输电状况,“西电东送”是解决能源分布不平衡的重要途径,“西电东送”的实现离不开高压技术。

特高压具有输电容量大、输电距离远、传输损耗低、占用空间小、经济性明显等特点。“第十四个五年计划”期间,中国国家电网计划建设高压线“二十四桥十四直线”,线路3万多公里,变电回流容量3.4亿千伏,总投资3800亿元。2022年,中国国家电网重启了“社交辞职线”8个高压工程,总投资超过1500亿韩元,高压建设迎来了新高潮,带动了该产业链的增长。

1665543825193847.png

图1:超高压传输图

(图源:中商产业研究院)

本文重点讨论了UHV技术的优点和挑战,以及应用于UHV系统的电力设备,并推荐了几种可用于UHV系统的贸易泽电子平台。

特高压传输的优势和挑战

传输电压根据等级可以分为低压、高压、超高压、高压,低压一般是220伏和380伏,也就是家庭和一般工业用电的电压。高压是指电压等级为10KV-220KV,城市高压电缆一般埋在地下,野外建在铁塔上。超高压范围在330KV-750KV之间,通常是水力发电等输送的电压。特高压一般是指1,000KV以上的交流和800KV以上的直流输电。

如图1所示,高压有交流,也有直流模式,具体哪种模式好,目前产业界还没有定论。交流模式的优点是可以直接与现阶段的电网系统接触。直流模式的优点是损耗小,传输距离远,容错能力强,相同电压等级可以传输更大的功率。但是,直流模式与当前交流电网系统融合时,需要进一步增加回流系统。当然,无论是交流模式还是直流模式,与高压、超高压输电相比,高压输电的优势明显。

一、特高压传输效率

1,000KV特高压交流输电线路的输电功率约为500KV输电线路的5倍。1,100KV高压直流输电能力是500KV输电线的4倍。

第二,超高压输电距离远,线路损耗低

在输送相同电力时,1,000KV交流高压和1,100KV直流高压输电距离分别是500KV输电线路的四倍和五倍,但线路损失仅为500KV线路的四分之一。

第三,节约用地

在发射功率相同的情况下,与500KV超高压输电线路相比,1,000KV线路传输单位容量线路走廊占用空间减少30%,土地资源减少60%。

当然,作为新电力系统的关键技术,高压在具体实施过程中也面临着诸多挑战。Uhv系统的灵活性是一个挑战,再看图1,我们还提到新能源发电是UHV系统的重要电源之一,新能源发电的随机性、波动性、间歇性要求UHV系统具有智能灵活的调节能力;Uhv系统带来的另一个典型挑战是系统维护,对于人类巡逻来说,UHV系统维护被定义为“终极挑战”,非常危险,许多新能源发电设备相距甚远,增加了检查难度。

特高压生态系统中的电力装置

接下来,我们具体来看一下通过直流超高压输电系统,整个生态系统将使用哪些电力设备。

直流输电核心部件主要由回流站(回流阀)和电力半导体(晶闸管/IGBT)组成。回流阀是直流输电的核心,价值集中,技术壁垒高。回流阀的功率半导体部件是回流阀中最有价值的部分,由大量晶闸管、IGBT组成。许继电根据投资者交互平台,在高压直流项目中,回流阀约占总建设成本的10%,电力设备成本的比重约为30%,IGBT占柔性直流回流阀成本的近三分之一,普通直流回流阀使用晶闸管较多,相对便宜。

随着电力系统电力电子柔性过程的加快,焊接型IGBT模块在容量、效率、电路拓扑、可靠性等方面难以满足应用要求,挤压型IGBT是容量更大、更易于串联应用的新型封装形式,是高压柔性直流输电技术的关键部件。

为了克服高压系统巡逻难题,为了5G高压深度融合,通过专门为特高压电网系统构建的5G基站,负责密集通道智能运输检查工作的电力5G虚拟专用网,帮助完成特高压系统的无人机巡逻、高精度定位、智能AI操作等功能。在高压质量检测系统中,晶闸管、IGBT、IGBT模块和智能电源模块的使用量不小。

目前,电力半导体设备正朝着提高功率密度、加快开关速度、减少工作损失、提高耐温性、提高可靠性的方向发展。但是,在零件结构微调、功能集成和智能、热量管理和可靠性、新材料和工艺等方面也面临技术挑战。在超高压输电生态系统中,对电力设备的总体要求是高电压、高功率、高效率、热性能、高可靠性,因此只有具有多年技术积累的电力零部件制造商才能成为高压生态系统的供应商。

综上所述,电子零部件从超高压输电到发电、配电、用电,工程师们都可以在贸易宅电子网站上找到所需的零部件和相应的技术资料。下面推荐贸易泽电子正在销售的几种适用于特高压电网生态的电力设备。

可用于光伏逆变器的SiC MOSFET

太阳能光伏发电是高压电力传输的能量来源之一。逆变器是光伏发电的关键设备,主要用于将光伏组件产生的直流通过电源模块转换为可并网的交流。逆变器还执行检测组件、电网和电缆运行状态、通信等功能。传统上,光伏逆变器使用IGBT实现从DC到AC的转换,但与硅基工艺的IGBT相比,基于第三代半导体碳化硅(SiC)工艺的功率管具有更大的优势。

硅基电源器件的耐压值越高,单位面积的传导电阻越大。IGBT的产生是为了减少耐压装置的传导电阻,通过控制电导率,IGBT向移动层注入少数载流子空穴,因此传导电阻小于MOSFET,但由于少数载流子的积累,IGBT在熄灭时会产生尾部电流,从而产生更大的开关。由于SiC部件比硅部件的漂移层阻抗低,无需调节电导率就可以用MOSET实现高内压和低阻抗,MOSFET不产生尾流,因此用IC MOSFET替代IGBT时可以大大减少开关损耗,SiC MOSFET的高频特性更好,可以在IGBT不工作的高频开关条件下驱动电路

我们推荐的第一个部件来自制造商安森美(onsemi),是SiC MOSFET。贸易泽电子网站的项目号码是NTH4L022N120M3S。通过查看此项目编号,您可以快速查看有关此部件的信息。

NTH4L022N120M3S属于安森米M3S 1200V碳硅(SiC)MOSFET,针对快速交换应用进行了优化。该设备支持Ansenmei的M3S技术,泄漏源传导电阻为22毫秒,降低EON和EOFF损耗。该设备在由18V栅极驱动时提供最佳性能,但也可以与15V栅极驱动一起使用。此SiC MOSFET系列交换机损耗低,使用TO247-4LD封装减少寄生电感。

1665543796356028.png

图2: nth4l022n120m3s结构和软件包

(图源:安森美)

NTH4L022N120M3S广泛应用DC-AC、AC-DC、DC-DC转换,因此在电网设施中,NTH4L022N120M3S既可用于光伏发电逆变器,也可用于储能系统。

光伏逆变器中的半桥SiC模块

光伏逆变器的主逆变电路有半桥和全桥电路等类型。半桥逆变器由两个电源设备开关连接组成,输出端位于两个开关的中点,上下两个开关的打开和关闭决定输出电压。半桥逆变器可以与两个分压电容器一起输出两端之间的高频交流电源。开关旁边一般需要并联续杯二极管在感性负载下起到二流作用。半桥逆变器可以输出两端完整的交流、包含直流分量的交流和完整的直流信号,以及正负双电压源。

半桥逆变电路的电源开关部件少,结构简单,但主电路交流输出的电压振幅只有输入电压的一半,同等容量下电源开关的额定电流是全桥逆变电路电源部件额定电流的两倍。由于分压容量作用,该电路具有强大的抗电压输出不平衡能力。

接下来,推荐贸易泽电子网站销售的安森美半桥SiC模块。贸易泽电子的物料号码是NXH006P120MNF2PTG。

21.jpg

图3: 3:NXH006P120MNF2PTG

(图源:贸易泽电子)

NXH006P120MNF2PTG半桥SiC模块由2个工作电压为1200V的SiC MOSFET交换机和1个热敏电阻组成,并采用F2封装。两个SiC MOSFET交换机采用M1技术,由18V至20V栅极驱动,传导电阻仅为6米。该模块采用平面技术切割,热阻低,因此稳定性高,可与热敏电阻一起满足逆变器工作时对温度控制的要求。

22.png

图4: 4:NXH006P120MNF2PTG系统电路

(图源:安森美)

NXH006P120MNF2PTG支持-40至175的工作温度范围,连接温度175下可承受的最大连续泄漏电流为304A,最大功耗为950瓦,是适合太阳能逆变器的高性能低损耗半桥模块。

太阳能逆变器中的SiC二极管

在光伏逆变器市场,SiC二极管因其耐压、高温、辐射强、体积小、功率密度大、冷却方便等优点在市场上非常受欢迎。特别是在光伏逆变器的前向MPPT电路中,SiC二极管的这种优点更受重视。根据光伏逆变器从业人员共享的数据,使用SiC二极管的光伏逆变器比使用SIC二极管的太阳能逆变器可减少30%的系统损耗,在产品体积和重量上可减少40%至60%。

接下来,我们推荐NDC100170A的NDC100170A的这款仪器,位于贸易泽电子网站上的Ansenmesic二极管。

23.png

图5: NDC 100170a设备横截面图

(图源:安森美)

NDC100170A基于新的ansenmei技术构建,具有最高连接温度175、重复反转电压(VRRM)1.7KV和出色的浪涌电流功能。与硅设备相比,交换机性能和可靠性更高。二极管没有反向恢复电流,具有独立于温度的开关特性和出色的热性能。

24.png

图6: NDC 100170a正向特性

(图源:安森美)

综合来看,NDC100170A为光伏逆变器系统提供了提高系统效率、加快工作频率、提高功率密度、降低EMI、减小系统大小、降低成本等优点。此外,NDC100170A不仅可以用于光伏逆变器市场,还可以用于工业电源和风力逆变器领域。

可用于基站UPS的IGBT

如上所述,5G高压已经成为智能电网内的一对黄金组合,提高了特高压系统的运行效率,对人类巡逻人员起到了保护作用。但是,在比较UHV系统中使用的5G基站和一般通信用5G基站时,前者所处的环境更加恶劣,温湿度的变化更大,遭受暴雨和闪电的概率也更高,因此配备UPS是系统的必然选择。

接下来,我们推荐的这个部件仍然来自安森美,贸易泽电子网站上的这个仪器的项目编号是FGHL50T65MQDT,是可用于UPS系统的IGBT。

1665543741982787.png

图7: fghl 50 t65 mqdt

(图源:贸易泽电子)

FGHL50T65MQDT是第四代中速IGBT技术,现场结束槽型IGBT,最高工作接头温度为175,具有正温度系数,便于并行工作。

如下图8所示,FGHL50T65MQDT具有出色的大电流能力,该设备的突出特点包括平滑优化的交换机和无缝的参数分布,以及通过ILM测试的100%。能够应对UHL系统中5G基站对UPS的巨大挑战。

1665543725588121.png

图8: fghl 50 t65 mqdt常规输出特性

(图源:安森美)

当然,FGHL50T65MQDT不仅可以用于UPS设备,还可以用于太阳能逆变器、ESS、PFC、转换器等多种场景。

“双碳”目标促进电力装置创新。

以新能源、高压为代表的新型电网正在逐步改变中国的能源结构,在实现“双碳”目标的过程中,电网建设领域有大量电力半导体器件的应用场景。电网的创新发展为电力装置提供了难得的发展机会。与Uhv或光伏逆变器部件制造商和电力模块设计师一样,必须根据电网的特定应用方向优化技术方案,为工程师提供更好的技术选择。

贸易宅电子网站就像一个巨大的“储能基地”,向工程师提供电网解决方案所需的电力部件、电力模块、各种周边部件、各种技术教程和相关资料。贸易宅电子等“储能基地”为工程师电力、电子技术领域的创新提供了源源不断的动力。

_这个电源设备支持建设3000亿个特高压

Author Image
yabovip

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注