oSiC-PVInv – Optimierter SiC PV-Wechselrichter

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502315

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Ein PV-Wechselrichter im Leistungsbereich von 5-10kW wird auf Basis einer Cool SiC MOSFET Brücke von Infineon realisiert, im Labor vermessen und mit einem kommerziellen Si-basierten PV-Wechselrichter verglichen. Im Labor unter reproduzierbaren Bedingungen werden die Leistungskurven unter verschiedenen Lastbedungen von beiden Systemen gemessen. Daraus können Verluste quantifiziert, Leistungsdichten berechnet und Effizienzsteigerungen bestimmt werden, um die Vorteile der neuen SiC-Technologie in PV-Wechselrichtern aufzuzeigen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Based on a Cool SiC MOSFET bridge from Infineon, a PV inverter in the power range of 5-10kW is realised, measured in the laboratory and compared with a commercial Si-based PV inverter. In the laboratory, the power curves of both systems are measured under reproducible conditions at different load conditions. From this, losses, power densities and efficiency increases are determined in order to demonstrate the advantages of the new SiC technology in PV inverters.

Schlussbericht (Deutsch)

Im Projekt oSiC-PVInv wurde ein PV-Wechselrichtersystem basierend auf SiC Halbleiterschaltern mit einem kommerziellen PV-Wechselrichterreferenzsystem mit Si Halbleiterschaltern bezüglich der Konvertereffizienz verglichen. Das Projekt umfasst die Analyse sowie Effizienzmessungen am kommerziellen Si-System. Eine Simulation der neuen SiC-basierten PV-Wechselrichterhardware wurde durchgeführt. Ein neues Hardwaredesign mit Implementierung der Regelung wurde aufgebaut. Die Effizienz des neu entwickelten SiC basierten PV-Wechselrichters wurde bestimmt und mit dem kommerziellen System verglichen. Die ermittelte Effizienz der Boost-Konverterstufe ist hierbei beim neu entwickelten PV-Wechselrichter um 1.39 % - 1.56 % höher als die Effizienz des Referenzwechselrichters. Die Effizienz der NPC-Konverterstufe liegt um 1.08 % - 2 % höher. Somit resultiert eine Effizienzsteigerung von 1.47-3.56 % für das Gesamtsystem, bzw. 2.66 % bezogen auf die jährlich erzeugte Energie unter Berücksichtigung der variierenden PV-Eingangsleistungen.

Zugehörige Dokumente

• Schlussbericht [PDF] 8'687 kB

Schlussbericht (Englisch)

In the oSiC-PVInv project, a PV inverter system based on SiC semiconductor switches was compared with a commercial PV inverter reference system with Si semiconductor switches in terms of converter efficiency. The project includes the analysis and efficiency measurements of the commercial system, the simulation and design of the new SiC-based PV inverter hardware, the implementation of the control, the determination of the efficiency of the newly developed SiC-based PV inverter and the comparison of the two systems. The determined efficiency of the boost converter stage in the new PV inverter is 1.39 % - 1.56 % higher than the efficiency of the reference inverter. The efficiency of the NPC converter stage is 1.08 % - 2 % higher. This results in an efficiency increase of 1.47-3.56% for the entire system, or 2.66% based on the energy generated annually, taking into account the varying PV input power.

Schlussbericht (Französisch)

Dans le projet oSiC-PVInv, un système d'onduleur photovoltaïque basé sur des commutateurs à semi-conducteurs en SiC a été comparé à un système de référence d'onduleur photovoltaïque commercial doté de commutateurs à semi-conducteurs en Si en termes d'efficacité du convertisseur. Le projet comprend l'analyse et les mesures d'efficacité sur le système commercial, la simulation et la conception du nouveau matériel d'onduleur photovoltaïque basé sur SiC, la mise en œuvre du contrôle, la détermination de l'efficacité du nouvel onduleur photovoltaïque basé sur SiC développé et la comparaison. des deux systèmes. L'efficacité déterminée de l'étage du convertisseur élévateur dans le nouvel onduleur photovoltaïque est de 1,39 % à 1,56 % supérieure à l'efficacité de l'onduleur de référence. L'efficacité de l'étage de conversion NPC est supérieure de 1,08 % à 2 %. Cela se traduit par une augmentation de l'efficacité de 1,47 à 3,56 % pour l'ensemble du système, ou de 2,66 % sur la base de l'énergie générée annuellement, en tenant compte de la puissance d'entrée photovoltaïque variable.