Heimild: ines-solaire.org
CEA hjá INES hefur framleitt fyrstu frumgerð af 400W ljósvaka örinverter sem er gerður með GaN smára sem þróaður var af CEA rannsóknarstofunum í Leti.
Það býður upp á mikinn aflþéttleika upp á 1,1 kW/L og skilvirkni upp á 97 prósent (samanborið við 0,3 kW/L og 95 prósent fyrir hefðbundna tækni sem notar sílikoníhluti).
Ljósvökvaplöturnar mynda jafnstraum. Inverter þarf til að tengja þá við rafmagnsnetið sem gefur riðstraum til neytenda. Þetta umbreytingarskref leiðir til orkutaps sem hægt er að lágmarka með nýjum íhlutum.
Stórar ljósavirkjanir á jörðu niðri sem og stöðvar sem settar eru upp á háskóla- eða iðnaðarbyggingum eru búnar "miðlægum" eða "strengja" inverterum og tengdar við þriggja fasa rafmagnsnetið.
Fyrir heimilisvirki er tiltækt rafkerfi einfasa og lágspenna. Ljósvökvaplötur sem settar eru upp á þök eru hugsanlega háðar meiri skugga, sem leiðir til taps. Þess vegna er áhugavert að tengja inverter við hverja ljósaflsplötu sem gerir sjálfstæða virkni á milli eininga, ákjósanlegur einingaafrakstur og mjög mátunaraðgerðir (auðvelt að skipta út). Þessi tegund af inverter, með afl 200 til 500 W, er kallaður micro-inverter. Það er sett upp á bakhlið hvers spjalds.
Þessi búnaður notar lykilþætti: kraft hálfleiðara.
CEA hjá INES er að þróa nýja kynslóð invertara til að draga úr kostnaði, bæta orkuafköst og styðja við raforkukerfið. Þéttleiki þessara hluta er einnig vandamál til að stjórna áhrifum á uppsetningar- og viðhaldskostnað virkjana og til að lágmarka efnisnotkun.
Rannsóknir okkar beinast að rafeindaarkitektúr og notast við "stórt bil" hálfleiðara eins og kísilkarbíð (SiC) og gallíumnítríð (GaN), sérstaklega þá sem þróaðir eru í CEA-LETI rannsóknarstofunum í Grenoble.
GaN tæknin er ein af svokölluðu "wide-gap" tækninni (breiðbands hálfleiðarar), sem þrýstir á mörk aflhálfleiðara sem nota sílikon.
Það gerir ráð fyrir smæðingu og aukinni orkunýtingu en lækkar kostnað.
Ljósvökva- og bílaiðnaðurinn (með rafknúnum ökutækjum) eru helstu vaxtarbroddarnir fyrir þessa nýju breytir sem byggjast á GaN eða SiC hálfleiðurum.
CEA-Leti hefur háþróaða epitaxy (600V og 1200V) og tækni til að framleiða GaN 600V díóða og krafttransistora sem standa sig betur en sílikonígildi. Með þessari samplanar tækni væri hægt að gera aflhlutann "snjallari" með vernd (hita, spennu, straumi o.s.frv.) og stjórna (ökumanns) aðgerðum. Einnig er hægt að hanna tvíátta spennurofa sem ekki eru til eins og er.
CEA hjá INES hefur smíðað háhita kraftmikinn persónulýsingabekk fyrir þessa nýju GaN smára, sem og fyrstu frumgerð 400W ljósvaka örinverter sem notar smára sem framleiddir eru af íhlutadeild CEA Leti. Þessi örinverter samanstendur af tveimur umbreytingarstigum:
- DC/DC stig sem samanstendur af 5 GaN 100V smára
- DC/AC stig sem samanstendur af 4 GaN 650V smára
Önnur kynslóð örinvertara er fyrirhuguð í lok árs 2022, með bjartsýni GaN smára. Einnig verður miðað við aðrar stærðir invertera til að sanna hugmyndina um æðri máttarvöld.
Búist er við að þessi tækni komi á markað fyrir 2025-2027. Í millitíðinni munu vísindamenn hjá CEA-Leti og CEA-Liten hjá INES bæta tæknina og þróa samþætt stafrænt stjórnkerfi. Liðið mun afhjúpa nýjar frumgerðir á næstu árum.
Þetta verk er efni í einkaleyfi og nokkrar greinar og kynningar á alþjóðlegum ráðstefnum (PCIM, EPE).
