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识别光伏逆变器中的关键器件-电感器

2017年8月3日10:49浏览次数:465来源:古瑞瓦特

  什么是电感器?

  电感器(Inductor)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器,但只有一个绕组。电感器具有一定的电感,它只阻碍电流的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下,电路接通时它将试图阻碍电流流过它;如果电感器在有电流通过的状态下,电路断开时它将试图维持电流不变。电感器又称扼流器(CHOKE)、电抗器、动态电抗器。

  电感器由哪些部分组成?

  电感器一般由骨架、绕组、磁心或铁心、屏蔽罩、封装材料、等组成。骨架泛指绕制线圈的支架。将漆包线环绕在骨架上,再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔,以提高其电感量。绕组是指具有规定功能的一组线圈,绕组有单层和多层之分。铁心材料主要有硅钢片、坡莫合金,铁氧体,非晶,金属磁粉芯等。

  电感器在逆变器中的作用是什么?

  一台光伏逆变器中,通常有3类电感,交直流共模电感,升压电感,滤波电感。其中,升压电感和滤波电感同属于功率电感,属于发热器件。

  共模电感主要起EMI滤波的作用,一方面要滤除外界共模电磁对逆变器的干扰,另一方面又要抑制逆变器本身不向外发出电磁干扰,避免影响电网和同一电磁环境下其他设备的正常工作。

  共模电感

  光伏组件是直流源,本身不会产生电磁干扰,有些逆变器厂家为了降低成本,取消了逆变器直流EMI共模电感,实际上,由于逆变器功率器件开关速度非常高,会产生较大的共模干扰电流,如果没有直流EMI共模电感,这些干扰电流信号就会传到直流电缆和组件上,这时组件就会像一个天线,产生电磁干扰,影响用户周边家电设备的正常使用,如电视机,收音机等设备受到干扰。

  为了提升发电量和优化系统设计,组串式逆变器一般为两级结构,输入电压范围较宽,单相为70-550V,三相为200-1000V。前级为BOOST升压,要配置升压电感,后级为逆变电路,要配置滤波电感,升压电感和滤波电感是功率电感,从工作电流的角度来看,功率电感在其整个工作段内纹波电流相对较大并且工作温度较高,从而对功率电感的直流偏置特性要求较高(尤其是高温时),从而对功率电感的直流偏置特性要求较高(尤其是高温时),一方面,要提高功率电感对应铁氧体材料的高温Bs(饱和磁通密度;另一方面,要降低功率电感铁损,因为功率电感的损耗可以占到光伏系统损耗的20%-40%。

  如何降低光伏逆变器中的电感器损耗?

  铁损主要由磁性材质的特性所决定。为了减少铁损,必须优化选取高频损耗特性好的材料。磁性材料的损耗优劣关系:铁氧体 < 非晶 < 铁硅铝 < 铁硅 < 纯铁粉芯。在各类磁性材料中,铁硅铝磁粉芯具有分布式气隙、饱和磁感应强度大、宽恒磁导率、高居里温度、在高频下具有极低的损耗,几近为零的磁致伸缩系数,价格适中,使其成为光伏逆变器功率电感器最佳选择。

  铁硅铝磁粉芯优势:适当的成本,优于钼坡莫合金/高磁通以及复合合金;较低的损耗,优于铁粉芯;高饱和度,优于间隙铁氧体;接近零的磁致伸缩,优于铁粉芯;无热老化现象,优于铁粉芯;软饱和,优于铁氧体及复合合金。

  铁硅铝磁粉芯缺点:和所有的粉末冶金材料一样,铁硅铝也需要粘结剂,和硅钢片相比,存在老化开裂,温度升高时容量会下降,电流噪声较大等缺点,为了克服这些缺点,一般采取电感灌胶工艺等方法。

  古瑞瓦特专利电感灌胶技术有哪些优势?

  电感灌胶:分为铝型材组装、电感组装、初测、灌导热硅胶、固化、终测、整体封装线束整理等多道工序,约增加30%以上材料成本和50%的人工成本。

  灌胶后的电感作为一个整体安装在逆变器后面,和把电感安装在逆变器内部相比,共有三大优势:

  1、空气的导热系数为0.023W/m·k,铝导热系数为是160 W/m·k,硅胶导热系数约为1.2 W/m·k,采用灌胶工艺的电感,相当于散热面积积扩大了3-4倍,散热速度提高了10多倍,因此可以降低电感温度,减少温度升高时老化开裂容量下降现象发生。

  2、由于电感是逆变器第二发热元器件,电感和PCBA板分开安装,热量直接向外散发,不会提升逆变器内部温度。避免逆变器其它元器件如电容,芯片,传感器温度升高而性能受到影响,降低寿命。

  3、经过硅胶和铝壳双层密封,可以降低电感的噪声。电感整体固定在逆变器框架上,可以减少逆变器在运输和安装过程中振动,牢靠不易松动。

  电感器作为光伏逆变器中的关键器件之一,电感器的选型和安装散热工艺直接影响逆变器的可靠性,古瑞瓦特坚持采用专利的电感灌胶技术来保证逆变器在生命周期内可以长期可靠稳定运行,为广大客户的光伏电站保驾护航。

 

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