【應用筆記】新能源領域電感解決方案

前言

在不同的可再生能源發電當中，太陽能和風能是開發和應用最廣的。光伏電池板已在全球范圍內廣泛架設，尤其是在一些幾乎沒有機會從公共電網獲得電力或根本沒有建立電網基礎設施的地區或運營環境；其易于建設且成本靈活的特點已使得太陽能對于區域的能源結構變得非常重要。在風能場中，幾兆瓦電力的電力生產能力極大地促進了碳中和的實現進程，從而使其成為重要的商業電力來源。 

然而，由于依賴于日照時長或風力強度的功率等級不穩定，轉換效率和向上饋電到電網的控制成為電力工程非常關注的問題。 

應用到電能質量和電平的傳感器和測量單元幾乎遍及每一個功率級——從發電到傳送再到逆變，這些重要的實時信號需要支持中央控制器進行相應的操作并驅動外部不同 HV 或 LV 開關 FET（如 SiC、IGBT）的控制柵極。在這種電力應用中，許多大型的功率部件或裝置被廣泛應用，以承受高電壓或瞬變，它們具有更長的使用壽命，以實現穩定性能，從而降低整個裝置或系統的故障率。此外，為了完成這些管理任務，必須使用獨立的電源和可靠的電源分配給所有功能或行動單元。更小尺寸的組件（與用于電線的組件相比）同時具有可靠的使用壽命和更高的耐環境沖擊能力，將會是合適的選擇。

中控平臺電源

發電廠控制中心的電源必須采用冗余設計，以確保它不會失去對整個電力生產的控制——這可能是由于光伏或風力渦輪機的不穩定發電率造成的。 盡管每個功能單元都有傳統的 AC-DC 離線電源和分布式 DC-DC 轉換器，但也應始終使用蓄電池或 UPS，以充當必要的備用電源或應對意外的電路分路故障。 

推薦的科達嘉產品：

CPSQ / CPTR / TCB / PK / PKS / SPBL / SPRH / CPER / CPCE (Lr) / CSCF / VSRU / CSEC / CSEB / CSFU / CSFI (Lout)。

隔離柵極驅動器

光伏板輸入升壓后的直流母線通常為 1KV 至 1.5KV，應用于MOSFET 或更常見的 SiC 或 IGBT 的隔離驅動器必須將輸入邏輯 PWM 信號與輸出驅動電源隔離。由于米勒電流，驅動器通常包含兩個或更多內置 MOSFET，以形成米勒鉗位，從而避免操作錯誤。 一般而言，饋入隔離驅動器的電流會高于低壓柵極驅動器，達到幾安培。 通常建議實現單獨的轉換器以實現更快的響應和高功率要求的柵極驅動。 

推薦的科達嘉產品：CSTC/CSTA（控制信號線CMC）/SPBL/SPRH（高壓功率扼流圈）。 

扭矩控制器

由于更廣泛的能量波動擺幅和電壓暫降，與光伏相比，風能的不確定性要大得多，為了保護下游功率級的轉換設備，必須通過平衡渦輪機中的磁化力以控制扭矩的方式來管理風能。其中，控制單元可能向線圈提供數百伏的來自渦輪機產生的電流。與降壓轉換一樣，調諧輸出會在額定功率過高時通過產生相反的磁通量以某種方式消除發電機磁場，另一方面增強它以平滑電壓驟降。

推薦的科達嘉產品：SPBL / SPRH / PKS / PK（高壓濾波扼流圈）。

直流插座

光伏電池板電站（較小規模的設置）可以在白天收集發電并就地饋入EV/HEV電池充電等用電負載，這是一種光伏新能源與儲能相結合的新興市場解決方案。 這個小型工廠的直流電源插座必須以更高的頻率運行，以減少使用大型扼流圈和轉換開關；這種應用也必須在現場進行監督以最大限度地提高充電安全性。 

推薦的科達嘉產品：CPFS / CPER