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Der zunehmende Fortschritt erhöht die Zahl der Solaranlagen

Der zunehmende Fortschritt erhöht die Zahl der Solaranlagen

Solarenergie ist nach wie vor eine der saubersten und zuverlässigsten Alternativen zu fossilen Brennstoffen, auf die wir uns so lange verlassen haben. Europa ist der führende Markt für Solarstrom, aber die Nachfrage steigt auch anderswo – nicht zuletzt aufgrund von Investitionen in Ländern wie China, Japan und Indien.

Laut dem Marktforschungsunternehmen MarketsandMarkets (www.marketsandmarkets.com) ist einer der Gründe für dieses starke Wachstum die gute Einschätzung der Solar-/Photovoltaikkosten im Vergleich zu den schwankenden Preisen für fossile Brennstoffe. Bei Future Market Insights (www.futuremarketinsights.com) heißt es jedoch, dass Subventionen für herkömmliche Energiequellen „eine Herausforderung für das Wachstum des Solarenergiemarktes darstellen“.

Die Herausforderungen für Entwickler liegen darin, dass Installateure und Anwender neben geringeren Kosten auch mehr Funktionen fordern, was eine starke Nachfrage nach neuen und innovativen Solar-/Photovoltaik-Lösungen mit sich bringt.

Neue Halbleitermaterialien mit weitem Bandabstand, wie GaN oder SiC, erhöhen zwar den Wirkungsgrad, sind derzeit aber noch teurer als siliziumbasierte Lösungen. Neuerungen in der Schaltungstechnik sind daher erforderlich, um die gewünschten Leistungsverbesserungen zu erzielen.

Während entsprechende Stromkreise und Schaltungsanordnungen bestens etabliert sind und wenig Raum für Innovationssprünge bieten, können kleine Fortschritte entscheidenden Einfluss auf den Systemnutzen haben.

The half-bridge topology has been a mainstay of Solar PV inverters for some time and is a relatively efficient solution, especially when used with advanced MOSFETs with low on-resistance (RDS(ON)).

Die Halbbrückenanordnung bildet seit geraumer Zeit die Basis von Solarwechselrichtern und ist eine relativ effiziente Lösung, besonders wenn sie mit fortschrittlichen MOSFETs mit geringem Durchlasswiderstand (RDS(ON)) betrieben wird.

Es gibt jedoch zwei Arten von Schaltverlusten, die bei jedem Zyklus auftreten und daher in modernen HF-Designs stärker berücksichtigt werden müssen. Die erste Verlustart hängt mit der Sperrverzögerungsladung (Qrr) zusammen, die einen Spitzenstrom verursacht. Die zweite Verlustart bezieht sich auf das Wiederaufladen der MOSFET-Ausgangskapazität (COSS).

Eine Lösung ist Synchronous Reverse Blocking (SRB). Diese Methode baut auf einen zweiten MOSFET auf, um den Rückstrom durch die Freilaufdiode des Haupt-MOSFETs zu blockieren. Bei dieser Technik wird der Freilaufstrom zu einer eigenständigen Hochleistungs-SiC-SBD mit einem sehr niedrigen Qrr-Wert umgeleitet, wodurch sich die in einer Standard-Halbbrückenanordnung auftretenden Verluste verringern.

Um die Verluste weiter zu verringern, kann eine Spannungsquelle hinzugefügt werden, um COSS des Haupttransistors vor dem Einschalten des Low-Side-Schalters vorzuladen. Diese als Advanced-SRB (A-SRB) bekannte Technik reduziert die Verluste im Solarwechselrichter weiter und kann den Wirkungsgrad um bis zu 4% steigern.

Zum kostenlosen Download des Toshiba A-SRB Whitepapers, hier klicken:

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