1500-SIC – Photovoltaik-Inverter with SiC for full power operation at 1500V (Solar-Era.net: Swiss Part)

• Unité de recherche: OFEN
• Numéro de projet: SI/501702
• Titre du projet anglais: 1500-SIC – Photovoltaik-Inverter with SiC for full power operation at 1500V (Solar-Era.net: Swiss Part)

Description succincte (Allemand)

Im Rahmen des Solar-Era.net-Calls 2017 wurde ein Projekt zur Entwicklung eines neuen Photovoltaik- Inverters eingereicht. Die Partner sind Gamesa Electric, Spanien, Infineon Technologies, Österreich, und die ETH Zürich, hier das Advanced Power Semiconductor Laboratory (APS). Im Projekt soll ein neuer Photovoltaik-Inverter für Spannungen von 1500V entwickelt werden. Dabei wird die Leistungsdichte erhöht, die Licht-zu-Leistungs-Effizienz der Gesamtanlage durch die Nutzung einer neuen Generation von SiC-Dioden im Inverter und die Zuverlässigkeit des Inverters gegenüber kosmischer Strahlung verbessert. Der neue Inverter wird als Prototyp in einem sogenannten test bed unter realistischen Betriebsbedingungen getestet.

Publications / Résultats (Anglais)

Final Report ERA-NET: http://www.solar-era.net/files/5316/2866/3725/054_1500-SIC_Summary_rev.pdf

Rapport final (Allemand)

Energie aus Photovoltaik erfährt derzeit eine signifikante Kostenreduktion. Um mit dem Preisverfall der Solarmodule und auch deren technischer Weiterentwicklung Schritt zu halten, wird der Spannungsstrang auf immer höhere Spannungen gesetzt: eine Steigerung von 1000V auf 1500V führt zu einer wesentlichen Verringerung der Anlagenkosten. Um die Levelized Cost of Energy zu verbessern, werden immer höhere Gleichstromleistungen der Solarmodule an die Wechselstrominverter angeschlossen und damit der sogenannte capacityf actor der Anlage von 1.2?1.3 auf höhere Werte gebracht. Daraus resultiert eine höhere Spannung am Punkt der höchsten Leistung des Solarmoduls. In Konsequenz können keine herkömmlichen 1700V-Leistungselektronik-Systeme verwendet werden, da diese für eine Spannung von 1300V ausgelegt sind. Aus diesem Grund müssen neue Lösungen für eine Benutzung bei 1500V Spannung entwickelt werden. Das Projekt “1500V-SIC” liefert solch eine neue Lösung durch die Verwendung einer neuartigen 1700V Siliziumkarbiddiode und einer Anpassung des Gesamtsystems auf diese neue Bauelementtechnologie. Die neue Inverter-Anlage wurde für eine volle Auslastung bei 1500V getestet. Dieses Dokument stellt den Schlussbericht des Projekts dar und fokussiert mehrheitlich auf die in der Schweiz neu etablierten Test- und Simulationsmethoden und die dazu erstellten Anlagen.

Documents annexés

• Schlussbericht_englisch [PDF] 606 kB

Rapport final (Anglais)

Photovoltaic (PV) energy is experiencing significant cost reduction over the last years. Lately, the bias voltage of photovoltaic panels has risen from 1000V to 1500V, leading to a significant reduction of the Balance of Plant cost. To improve the Levelized Cost of Energy, manufacturers are increasing the in-stalled DC power of PV panels for a given nominal AC power of the inverter (so-called capacity factor) from 1.2?1.3 to higher values. This results in a larger voltage at the maximum power point of the PV panel. Consequently, conventional power electronics solutions rated at 1700V maximum voltage are not suitable as they are typically designed for a nominal power below approximately 1300V. Increasing the capacity factor leads to higher maximum power point voltage. Therefore, new solutions are required to deliver rated power near 1500V. The project «1500-SIC» delivered a solution incorporating a new 1700V-rated silicon carbide (SiC) diode, tested for operation at full power of a 1500V inverter. This document is a final report, focusing primarily on the newly established competencies within Switzerland.

Documents annexés

• Final report_english [PDF] 606 kB

Rapport final (Français)

L'énergie photovoltaïque connaît actuellement une réduction de coût importante. Afin de suivre la baisse du prix des modules solaires et aussi leur développement technique, la chaîne de tension est réglée sur des tensions toujours plus élevées : une augmentation de 1000V à 1500V entraîne une réduction sig-nificative des coûts du système. Afin d'améliorer le coût de l'énergie, des puissances de courant continu de plus en plus élevées des modules solaires sont connectées aux onduleurs à courant alternatif et ainsi le facteur de capacité du système passe de 1,2-1,3 à des valeurs plus élevées. Il en résulte une tension plus élevée au point de la puissance la plus élevée du module solaire. Par conséquent, les systèmes électroniques de puissance conventionnels de 1700V ne peuvent pas être utilisés, car ils sont conçus pour une tension de 1300V. C'est pourquoi de nouvelles solutions doivent être développées pour une utilisation à une tension de 1500V. Le projet "1500V-SIC" apporte une telle solution en utilisant une nouvelle diode au carbure de silicium de 1700V et en adaptant l'ensemble du système à cette nouvelle technologie. Le nouveau système d'onduleur a été testé pour une pleine charge à 1500V. Ce document est le rapport final du projet et se concentre principalement sur les nouvelles méthodes de test et de simulation établies en Suisse et sur les équipements créés à cet effet.

Documents annexés

• Rapport final_anglais [PDF] 606 kB