Sumber:ise.fraunhofer.de
Sebagai transisi energi berlangsung, perluasan jaringan listrik menjadi semakin penting. Semakin banyak pembangkit listrik terbarukan serta sistem penyimpanan listrik yang terhubung ke jaringan listrik. Ini memberikan elektronika daya peran yang menentukan, karena sangat penting untuk menghubungkan sistem ini ke jaringan. Namun, selain sekadar feed-in atau feed-back energi listrik, elektronika daya juga harus melakukan tugas pendukung jaringan lainnya. Dalam"SiC-MSBat" proyek, para peneliti di Institut Fraunhofer untuk Sistem Energi Surya ISE, bersama dengan mitra, kini telah mengembangkan dan berhasil menugaskan inverter yang sangat kompak untuk pengumpanan langsung ke jaringan tegangan menengah.
Saat ini, sebagian besar inverter masuk ke jaringan tegangan rendah. Mereka kemudian digabungkan ke jaringan tegangan menengah melalui transformator besar 50 Hz. Penggunaan transistor silikon karbida (SiC) jenis baru dengan tegangan pemblokiran yang sangat tinggi sekarang juga memungkinkan untuk menghubungkan inverter langsung ke jaringan tegangan menengah. Berkat dinamika kontrol yang tinggi dari inverter SiC, mereka dapat melakukan tugas menstabilkan jaringan dan, misalnya, bertindak sebagai filter daya aktif untuk mengimbangi harmonik di jaringan tegangan menengah. Selanjutnya, inverter SiC dapat mencapai kepadatan daya yang jauh lebih tinggi daripada inverter konvensional. Hal ini menghasilkan desain yang kompak, yang merupakan keuntungan khusus ketika pabrik akan dibangun di area dalam kota atau pabrik lama yang ada akan dipasang kembali. Selain biaya sistem belaka, biaya konstruksi dan infrastruktur juga memegang peranan yang sangat penting, terutama di daerah perkotaan. Sebagai bagian dari proyek"SiC-MSBat - inverter tegangan menengah dengan modul daya SiC tegangan tinggi untuk penyimpanan skala besar dan jaringan distribusi yang melayani sistem", tumpukan inverter 250 kW dikembangkan untuk dimasukkan ke dalam jaringan AC 3-kV. Di sini, transistor SiC 3,3-kV baru digunakan. Ini memiliki kerugian daya yang jauh lebih rendah daripada transistor silikon yang sebanding. Hal ini memungkinkan untuk mengoperasikan tumpukan inverter dengan frekuensi switching 16 kHz. Dengan transistor silikon canggih, hanya sekitar 10 kali frekuensi switching yang lebih rendah yang dimungkinkan di kelas tegangan ini. Frekuensi switching yang tinggi memberikan penghematan pada komponen pasif, karena ini dapat diukur dalam format yang lebih kecil. Fitur khusus lain dari inverter adalah pendinginan cairan aktif dengan ester sintetis sebagai media pendingin. Media ini dipompa melalui inverter dan mendinginkan transistor melalui heat sink cair dan filter tersedak, yang ditempatkan di tangki tertutup. Pada saat yang sama, media pendingin untuk filter choke berfungsi sebagai media isolasi listrik, memungkinkan filter choke dibuat lebih kompak. Inverter ini dibuat dan diuji di laboratorium Fraunhofer ISE's, mencapai tingkat efisiensi yang sangat tinggi sebesar 98,4 persen pada daya terukur. Desain perangkat memungkinkan interkoneksi modular dari beberapa tumpukan inverter untuk mencapai keluaran sistem beberapa megawatt. Dengan mempertimbangkan ruang instalasi tambahan untuk switchgear dan unit pendingin, penghematan volume sistem inverter hingga 40 persen dapat dicapai dibandingkan dengan sistem inverter komersial kelas tegangan ini. Proyek ini didanai oleh Kementerian Federal Jerman untuk Urusan Ekonomi dan Energi (BMWi) sebagai bagian dari Program Penelitian Energi ke-6 di bawah sub-area"Integrasi Energi Terbarukan dan Sistem Pasokan Energi Regeneratif". Mitra proyek adalah Semikron Elektronik GmbH& Co KG dan STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH. Semikron bertanggung jawab atas pengembangan modul SiC 3,3 kV dalam proyek tersebut, STS terutama bertanggung jawab atas komponen induktif. Fraunhofer ISE melihat banyak aplikasi potensial untuk penggunaan perangkat SiC pemblokiran tinggi dalam rentang tegangan menengah."Khusus untuk pembangkit listrik fotovoltaik besar, trennya adalah tegangan yang semakin tinggi," kata Andreas Hensel, Kepala Tim Elektronik Tegangan Menengah di Fraunhofer ISE."Dengan teknologi PV 1500 V yang telah tersedia selama beberapa tahun, arahan tegangan rendah sudah dimanfaatkan sepenuhnya. Langkah selanjutnya di sini adalah transisi ke feed-in pada tingkat tegangan menengah, yang akan membawa potensi lebih lanjut untuk penghematan dan perbaikan dalam konsep sistem pembangkit listrik PV.&kutipan; Selain pembangkit listrik regeneratif dan sistem penyimpanan baterai besar, area aplikasi lain untuk elektronika daya tegangan menengah mencakup sistem penggerak dan teknologi rel. Untuk menguji sistem seperti itu, Fraunhofer ISE memiliki laboratorium multi-megawatt, yang diresmikan pada pertengahan 2019. Hal ini memungkinkan pengoperasian sistem tegangan menengah dengan daya hingga 20 MVA.Desain ringkas karena frekuensi switching yang tinggi
Elektronika daya masa depan pada tingkat tegangan menengah
