A Power Semiconductor-based Planar Capacitor for the Embedded Solar Microinverter: Master's thesis
Translated title
A Power Semiconductor-based Planar Capacitor for the Embedded Solar Microinverter
Author
Gumeni, Dan-Andrei
Term
4. term
Education
Publication year
2021
Submitted on
2021-05-28
Pages
73
Abstract
This thesis addresses the challenge that newer, thinner PV panels impose strict height limits on embedded microinverters, where the conventional passive DC-link capacitor is often the tallest component. The research question is whether an active, power semiconductor-based planar capacitor can replace the passive DC-link solution while preserving voltage ripple attenuation within a 20 mm maximum height. The work presents a theoretical design and control strategy for a two-terminal active capacitor with an auxiliary circuit, along with component selection and parameter sizing, and applies the approach to a 350 W microinverter. The design was validated through simulations with direct comparisons to a conventional passive capacitor, followed by hardware implementation as a PCB prototype and laboratory testing. Results show that the prototype can be controlled to generate an output voltage that opposes the ripple component of the input, effectively emulating the voltage stabilization of a larger passive capacitor while meeting the 20 mm height constraint. The thesis concludes that the proposed active capacitor is a feasible candidate for enabling lower-profile, panel-embedded PV microinverters, and outlines directions for future work.
Denne afhandling adresserer udfordringen ved, at nye, tyndere PV-paneler sætter en stram højdebegrænsning på de indlejrede mikroinvertere, hvor den konventionelle passive DC-link-kondensator ofte er den højeste komponent. Projektets forskningsspørgsmål er, om en aktiv, effekt-halvlederbaseret planarkondensator kan erstatte den passive DC-link-løsning og samtidig fastholde rippel-dæmpning under en maksimal højde på 20 mm. Arbejdet omfatter teoretisk udledning af et design og en kontrolstrategi for en to-terminal aktiv kondensator med hjælpekredsløb, komponentvalg og parameterdimensionering, samt anvendelse af metoden på en 350 W mikroinverter. Løsningen blev valideret gennem simulationsstudier med direkte sammenligning mod en traditionel passiv kondensator og efterfølgende hardwareimplementering som en PCB-prototype med laboratorietest. Resultaterne viser, at prototypen kan styres til at generere en spænding, der modvirker rippelkomponenten i indgangssignalet, og dermed efterligner spændingsstabiliseringen fra en større passiv kondensator, alt imens højdekravet på 20 mm overholdes. Afhandlingen konkluderer, at den foreslåede aktive kondensator er en teknisk gennemførlig kandidat til at muliggøre lavere profil for panelindlejrede PV-mikroinvertere; forslag til videre arbejde skitseres.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]