Evaluation of Power Supplies in Solar Applications with Special Focus on Micro Inverters
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2019-08-19
Department
Major/Subject
Electrical Power and Energy Engineering
Mcode
ELEC3024
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
77+8
Series
Abstract
Solar power together with wind, is predicted to dominate the energy sector in the future. This is needed in order to stop the global warming and eliminate the usage of fossil fuels. During last years the cost of solar system has decreased significantly, which enables solar power to become more common. Advantages of solar power is amongst other things that it is available all around the world and it is an incessant energy source. However disadvantages are the low efficiency of solar panels and their global enervating manufacturing process. One of the most important part of a solar system is an inverter, which inverts direct current (DC) to alternating current (AC). Further tasks, which are fulfilled by inverter, are for example maximum power point tracking (MPPT), boosting the voltage to needed level, protection and reactive power compensation. One main part of inverter are semiconductor components, which are used as switches. The purpose of this thesis was to evaluate the current situation of the solar inverter industry. Target was to evaluate the current market of solar inverters and to find out, which topologies and semiconductor components are commonly used. Final goal was to tear down few units, reverse engineer them and replace used switches with superjunction MOSFETs from the selection of Infineon Technologies. This thesis consists of a literature review, which follows the introduction. There the function of inverter, different inverter types and commonly used topologies are introduced. Second part of the thesis is a tear down -section, where four micro inverters were opened and reverse engineered. Before conclusion, measurements are represented.Aurinkoenergian on yhdessä tuulen kanssa ennustettu hallitsevan energian tuotantoa tulevaisuudessa. Tämä on välttämätöntä, jotta ilmastonmuutos saataisiin pysäytettyä ja fossiilisten polttoaineiden käyttö lopetettua. Viime vuosina aurinkosähköjärjestelmien hinnat ovat laskeneet huomattavasti, minkä vuoksi aurinkoenergia on yleistynyt. Auringosta saatavan energian hyötyjä ovat muun muassa se, että sitä on saatavilla kaikkialla maailmassa ja se on loppumaton energianlähde. Toisaalta aurinkopanelien heikko hyötysuhde sekä valmistusprosessin ympäristökuormitus ovat aurinkoenergiaan liityviä haasteita. Tasavirtaa vaihtovirraksi muuntava invertteri on yksi aurinkosähköjärjestelmän tärkeimmistä laitteista. Lisäksi invertterin tehtäviä ovat muun muassa maksimitehopisteen mittaaminen, jännitteen korottaminen, suojaus sekä loistehon kompensointi. Eräs tärkeä osa invertteriä ovat puolijohdekomponenteista valmistetut kytkimet. Tämän diplomityön tarkoituksena oli arvioida aurinkoinverttereiden tämän hetkinen markkinatilanne. Kirjallisuuskatsauksen lisäksi muutama invertteri purettiin osiin ja tutkittiin, mitä topologioita ja puolijohdekomponentteja niissä on käytetty. Lopuksi suoritettiin mittauksia ja selvitettiin, päästäänkö Infineonin valmistamilla superjunction-puolijohdekomponenteilla parempaan hyötysuhteeseen, alkuperäiseen kytkimiin verrattuna. Johdannon jälkeen seuraa kirjallisuuskatsaus, jossa eri topologioita ja invertterityyppejä on esitetty. Kolmas osa tätä työtä käsittelee osiin purettuja inverttereitä, jonka jälkeen ennen johtopäätöksiä, mittaustulokset esitetään.Description
Supervisor
Kyyrä, JormaThesis advisor
Jaindl, JuliaZupancic, Damijan
Keywords
solar power, solar inverter, micro inverter, semiconductor components
