Понастоящем китайската фотоволтаична система за генериране на електроенергия е основно система за постоянен ток, която зарежда електрическата енергия, генерирана от слънчевата батерия, а батерията директно захранва товара. Например слънчевата домашна осветителна система в Северозападен Китай и захранващата система на микровълновата станция далеч от мрежата са системи с постоянен ток. Този тип система има проста структура и ниска цена. Въпреки това, поради различните DC напрежения на товара (като 12V, 24V, 48V и т.н.), е трудно да се постигне стандартизация и съвместимост на системата, особено за цивилно захранване, тъй като повечето от AC товарите се използват с DC захранване . Трудно е фотоволтаичното електроснабдяване да навлезе на пазара като стока. В допълнение, фотоволтаичното производство на електроенергия в крайна сметка ще постигне работа, свързана с мрежата, която трябва да възприеме зрял пазарен модел. В бъдеще променливотоковите фотоволтаични системи за генериране на електроенергия ще се превърнат в основния поток на фотоволтаичното производство на електроенергия.
Изискванията на фотоволтаичната система за генериране на електроенергия за инверторно захранване
Фотоволтаичната система за генериране на електроенергия, използваща променлив ток, се състои от четири части: фотоволтаична матрица, контролер за зареждане и разреждане, батерия и инвертор (свързаната към мрежата система за генериране на електроенергия обикновено може да спести батерията), а инверторът е ключовият компонент. Фотоволтаиците имат по-високи изисквания към инверторите:
1. Изисква се висока ефективност. Поради високата цена на слънчевите клетки в момента, за да се увеличи максимално използването на слънчевите клетки и да се подобри ефективността на системата, е необходимо да се опитаме да подобрим ефективността на инвертора.
2. Изисква се висока надеждност. Понастоящем фотоволтаичните системи за производство на електроенергия се използват главно в отдалечени райони и много електроцентрали са без надзор и се поддържат. Това изисква инверторът да има разумна структура на веригата, строг избор на компоненти и да изисква инверторът да има различни защитни функции, като защита на входната DC полярност на връзката, защита на AC изхода от късо съединение, прегряване, защита от претоварване и др.
3. Изисква се постояннотоковото входно напрежение да има широк диапазон на адаптация. Тъй като клемното напрежение на батерията се променя с натоварването и интензивността на слънчевата светлина, въпреки че батерията има важен ефект върху напрежението на батерията, напрежението на батерията варира с промяната на оставащия капацитет на батерията и вътрешното съпротивление. Особено когато батерията старее, нейното напрежение на клемите варира значително. Например напрежението на клемите на батерия от 12 V може да варира от 10 V до 16 V. Това изисква инверторът да работи при по-висок DC Осигурете нормална работа в рамките на обхвата на входното напрежение и осигурете стабилността на AC изходното напрежение.
4. При фотоволтаични системи за генериране на електроенергия със среден и голям капацитет изходът на инверторното захранване трябва да бъде синусоида с по-малко изкривяване. Това е така, защото в системи със среден и голям капацитет, ако се използва мощност на квадратна вълна, изходът ще съдържа повече хармонични компоненти, а по-високите хармоници ще генерират допълнителни загуби. Много фотоволтаични системи за генериране на електроенергия са заредени с комуникационно или измервателно оборудване. Оборудването има по-високи изисквания към качеството на електрическата мрежа. Когато фотоволтаичните системи за генериране на електроенергия със среден и голям капацитет са свързани към мрежата, за да се избегне замърсяване на електроенергията с обществената мрежа, инверторът също трябва да извежда синусоидален ток.
Инверторът преобразува постоянен ток в променлив ток. Ако напрежението на постоянен ток е ниско, то се усилва от трансформатор за променлив ток, за да се получи стандартно напрежение и честота на променлив ток. За инвертори с голям капацитет, поради високото напрежение на DC шината, AC изходът обикновено не се нуждае от трансформатор за повишаване на напрежението до 220V. В инверторите със среден и малък капацитет постояннотоковото напрежение е сравнително ниско, като например 12V. За 24V трябва да се проектира усилваща верига. Инверторите със среден и малък капацитет обикновено включват двутактови инверторни вериги, пълномостови инверторни вериги и високочестотни усилващи инверторни вериги. Push-pull вериги свързват неутралния щепсел на усилващия трансформатор към положителното захранване и две захранващи тръби. трансформаторът има определена индуктивност на утечка, той може да ограничи тока на късо съединение, като по този начин подобрява надеждността на веригата. Недостатъкът е, че използването на трансформатора е ниско и способността за задвижване на индуктивни товари е лоша.
Пълномостовата инверторна схема преодолява недостатъците на двутактната схема. Мощният транзистор регулира ширината на изходния импулс и ефективната стойност на изходното AC напрежение се променя съответно. Тъй като веригата има свободен ход, дори при индуктивни товари, формата на вълната на изходното напрежение няма да бъде изкривена. Недостатъкът на тази схема е, че силовите транзистори на горните и долните рамена не споделят земята, така че трябва да се използва специална задвижваща верига или изолирано захранване. Освен това, за да се предотврати общата проводимост на горните и долните рамена на моста, веригата трябва да бъде проектирана така, че да се изключва и след това да се включва, тоест трябва да се зададе мъртво време и структурата на веригата е по-сложна.
Изходът на веригата push-pull и веригата с пълен мост трябва да добави повишаващ трансформатор. Тъй като повишаващият трансформатор е голям по размер, с ниска ефективност и по-скъп, с развитието на силова електроника и микроелектронни технологии, технологията за високочестотно повишаващо преобразуване се използва за постигане на обратно. Тя може да реализира инвертор с висока плътност на мощността. Веригата за усилване на предното стъпало на тази инверторна верига приема структура за натискане и издърпване, но работната честота е над 20 KHz. Усилващият трансформатор използва високочестотен материал на магнитната сърцевина, така че е малък по размер и лек. След високочестотна инверсия, той се преобразува във високочестотен променлив ток чрез високочестотен трансформатор и след това постоянен ток с високо напрежение (обикновено над 300 V) се получава чрез високочестотна токоизправителна филтърна верига и след това се инвертира през схема на инвертор на честотата на мощността.
С тази структура на веригата мощността на инвертора е значително подобрена, загубата на празен ход на инвертора е съответно намалена и ефективността е подобрена. Недостатъкът на схемата е, че веригата е сложна и надеждността е по-ниска от горните две вериги.
Контролна верига на инверторна верига
Всички главни вериги на гореспоменатите инвертори трябва да бъдат реализирани от управляваща верига. Като цяло има два метода за контрол: квадратна вълна и положителна и слаба вълна. Веригата на инверторното захранване с правоъгълен изход е проста, ниска цена, но ниска ефективност и големи хармонични компоненти. . Синусоидалната мощност е тенденцията на развитие на инверторите. С развитието на микроелектронната технология се появиха и микропроцесори с ШИМ функции. Следователно инверторната технология за изход на синусоида е узряла.
1. Инверторите с правоъгълна вълна в момента използват предимно интегрални схеми с широчинно-импулсна модулация, като SG 3 525, TL 494 и т.н. Практиката е доказала, че използването на интегрални схеми SG3525 и използването на мощни FETs като превключващи силови компоненти може да постигне относително висока производителност и цена на инверторите. Тъй като SG3525 има способността директно да задвижва захранващите FETs и има вътрешен референтен източник и операционен усилвател и функция за защита от ниско напрежение, така че неговата периферна верига е много проста.
2. Интегралната схема за управление на инвертора с изход на синусоида, управляващата верига на инвертора с изход на синусоида може да се управлява от микропроцесор, като например 80 C 196 MC, произведен от INTEL Corporation и произведен от Motorola Company. MP 16 и PI C 16 C 73, произведени от MI-CRO CHIP Company и т.н. Тези едночипови компютри имат множество PWM генератори и могат да настройват горните и горните рамена на моста. По време на мъртвото време използвайте 80 C 196 MC на компанията INTEL, за да реализирате изходната верига на синусоида, 80 C 196 MC, за да завършите генерирането на синусоидален сигнал и да откриете AC изходното напрежение, за да постигнете стабилизиране на напрежението.
Избор на захранващи устройства в главната верига на инвертора
Изборът на основните силови компоненти наинверторе много важно. Понастоящем най-използваните силови компоненти включват силови транзистори Дарлингтън (BJT), мощни полеви транзистори (MOS-F ET), транзистори с изолиран затвор (IGB). T) и тиристор за изключване (GTO) и т.н., най-използваните устройства в системи с ниско напрежение с малък капацитет са MOS FET, тъй като MOS FET има по-нисък спад на напрежението при включено състояние и по-висок. Честотата на превключване на IG BT обикновено е използвани в системи с високо напрежение и голям капацитет. Това е така, защото съпротивлението в състояние на MOS FET се увеличава с увеличаването на напрежението и IG BT е в системите със среден капацитет и има по-голямо предимство, докато в системите със супер голям капацитет (над 100 kVA) обикновено се използват GTO. като захранващи компоненти.
Време на публикуване: 21 октомври 2021 г
