În prezent, sistemul de generare a energiei fotovoltaice din China este în principal un sistem de curent continuu, care este de a încărca energia electrică generată de bateria solară, iar bateria furnizează direct energie încărcăturii. De exemplu, sistemul de iluminat solar de uz casnic din nord-vestul Chinei și sistemul de alimentare cu energie electrică a stației de microunde departe de rețea sunt toate sisteme DC. Acest tip de sistem are o structură simplă și un cost redus. Cu toate acestea, din cauza tensiunilor DC diferite de sarcină (cum ar fi 12V, 24V, 48V etc.), este dificil să se obțină standardizarea și compatibilitatea sistemului, în special pentru alimentarea civilă, deoarece majoritatea sarcinilor de curent alternativ sunt utilizate cu alimentare de curent continuu. . Este dificil ca sursa fotovoltaică să furnizeze energie electrică să intre pe piață ca marfă. În plus, generarea de energie fotovoltaică va realiza în cele din urmă funcționarea conectată la rețea, care trebuie să adopte un model de piață matur. În viitor, sistemele de generare a energiei fotovoltaice AC vor deveni curentul principal al producerii de energie fotovoltaică.
Cerințele sistemului de generare a energiei fotovoltaice pentru alimentarea cu invertor
Sistemul de generare a energiei fotovoltaice care utilizează puterea de ieșire de curent alternativ este format din patru părți: matrice fotovoltaică, controler de încărcare și descărcare, baterie și invertor (sistemul de generare a energiei conectat la rețea poate economisi în general bateria), iar invertorul este componenta cheie. Fotovoltaica are cerințe mai mari pentru invertoare:
1. Este necesară o eficiență ridicată. Datorită prețului ridicat al celulelor solare în prezent, pentru a maximiza utilizarea celulelor solare și pentru a îmbunătăți eficiența sistemului, este necesar să încercați să îmbunătățiți eficiența invertorului.
2. Este necesară fiabilitate ridicată. În prezent, sistemele de generare a energiei fotovoltaice sunt utilizate în principal în zone îndepărtate, iar multe centrale electrice sunt nesupravegheate și întreținute. Acest lucru necesită ca invertorul să aibă o structură rezonabilă a circuitului, o selecție strictă a componentelor și să solicite ca invertorul să aibă diverse funcții de protecție, cum ar fi protecția conexiunii polarității de intrare CC, protecție la scurtcircuit la ieșire CA, supraîncălzire, protecție la suprasarcină etc.
3. Tensiunea de intrare DC este necesară pentru a avea o gamă largă de adaptare. Deoarece tensiunea la borne a bateriei se modifică odată cu sarcina și cu intensitatea luminii solare, deși bateria are un efect important asupra tensiunii bateriei, tensiunea bateriei fluctuează odată cu modificarea capacității rămase și a rezistenței interne a bateriei. Mai ales când bateria este învechită, tensiunea la borne variază foarte mult. De exemplu, tensiunea la bornele unei baterii de 12 V poate varia de la 10 V la 16 V. Acest lucru necesită ca invertorul să funcționeze la un curent continuu mai mare Asigurați funcționarea normală în intervalul de tensiune de intrare și asigurați stabilitatea tensiunii de ieșire AC.
4. În sistemele de generare a energiei fotovoltaice de capacitate medie și mare, ieșirea sursei de alimentare cu invertor ar trebui să fie o undă sinusoidală cu mai puțină distorsiune. Acest lucru se datorează faptului că în sistemele de capacitate medie și mare, dacă se folosește puterea undelor pătrate, ieșirea va conține mai multe componente armonice, iar armonicile mai mari vor genera pierderi suplimentare. Multe sisteme de generare a energiei fotovoltaice sunt încărcate cu echipamente de comunicații sau instrumente. Echipamentul are cerințe mai mari privind calitatea rețelei electrice. Atunci când sistemele de generare a energiei fotovoltaice de capacitate medie și mare sunt conectate la rețea, pentru a evita poluarea electrică cu rețeaua publică, invertorul trebuie, de asemenea, să producă un curent sinusoid.
Invertorul transformă curentul continuu în curent alternativ. Dacă tensiunea de curent continuu este scăzută, aceasta este amplificată de un transformator de curent alternativ pentru a obține o tensiune și o frecvență standard de curent alternativ. Pentru invertoarele de mare capacitate, din cauza tensiunii ridicate a magistralei de curent continuu, ieșirea de curent alternativ, în general, nu are nevoie de un transformator pentru a crește tensiunea la 220V. În invertoarele de capacitate medie și mică, tensiunea de curent continuu este relativ scăzută, cum ar fi 12V, pentru 24V, trebuie proiectat un circuit de amplificare. Invertoarele de capacitate medie și mică includ, în general, circuite invertoare push-pull, circuite invertoare full-bridge și circuite invertoare de înaltă frecvență. Circuitele push-pull conectează ștecherul neutru al transformatorului de amplificare la sursa de alimentare pozitivă și două tuburi de alimentare. Lucru alternativ, ies curent alternativ, deoarece tranzistoarele de putere sunt conectate la masă comună, circuitele de comandă și de comandă sunt simple și deoarece transformatorul are o anumită inductanță de scurgere, poate limita curentul de scurtcircuit, îmbunătățind astfel fiabilitatea circuitului. Dezavantajul este că utilizarea transformatorului este scăzută și capacitatea de a conduce sarcini inductive este slabă.
Circuitul invertor cu punte completă depășește deficiențele circuitului push-pull. Tranzistorul de putere ajustează lățimea impulsului de ieșire, iar valoarea efectivă a tensiunii AC de ieșire se modifică în consecință. Deoarece circuitul are o buclă de rulare liberă, chiar și pentru sarcini inductive, forma de undă a tensiunii de ieșire nu va fi distorsionată. Dezavantajul acestui circuit este că tranzistoarele de putere ale brațelor superioare și inferioare nu împart pământul, așa că trebuie utilizat un circuit de comandă dedicat sau o sursă de alimentare izolată. În plus, pentru a preveni conducerea comună a brațelor de punte superioare și inferioare, un circuit trebuie proiectat pentru a fi oprit și apoi pornit, adică trebuie setat un timp mort, iar structura circuitului este mai complicată.
Ieșirea circuitului push-pull și a circuitului full-bridge trebuie să adauge un transformator step-up. Deoarece transformatorul step-up este de dimensiuni mari, eficiență scăzută și mai scump, odată cu dezvoltarea electronicii de putere și a tehnologiei microelectronice, tehnologia de conversie step-up de înaltă frecvență este utilizată pentru a obține inversor. Poate realiza un invertor cu densitate mare de putere. Circuitul de amplificare din fața acestui circuit invertor adoptă o structură push-pull, dar frecvența de lucru este peste 20KHz. Transformatorul de amplificare adoptă material de miez magnetic de înaltă frecvență, deci este de dimensiuni mici și greutate redusă. După inversarea de înaltă frecvență, acesta este convertit în curent alternativ de înaltă frecvență printr-un transformator de înaltă frecvență, iar apoi curent continuu de înaltă tensiune (în general peste 300 V) este obținut printr-un circuit de filtru redresor de înaltă frecvență și apoi inversat printr-un circuitul convertizorului de frecvență a puterii.
Cu această structură de circuit, puterea invertorului este mult îmbunătățită, pierderea fără sarcină a invertorului este redusă în mod corespunzător și eficiența este îmbunătățită. Dezavantajul circuitului este că circuitul este complicat și fiabilitatea este mai mică decât cele două circuite de mai sus.
Circuitul de control al circuitului invertorului
Circuitele principale ale invertoarelor menționate mai sus trebuie toate realizate de un circuit de control. În general, există două metode de control: undă pătrată și undă pozitivă și slabă. Circuitul de alimentare cu invertor cu ieșire în undă pătrată este simplu, cu costuri reduse, dar cu eficiență scăzută și cu componente armonice mari. . Ieșirea cu undă sinusoidală este tendința de dezvoltare a invertoarelor. Odată cu dezvoltarea tehnologiei microelectronicei, au apărut și microprocesoare cu funcții PWM. Prin urmare, tehnologia invertorului pentru ieșirea undei sinusoidale s-a maturizat.
1. Invertoarele cu ieșire în undă pătrată folosesc în prezent în cea mai mare parte circuite integrate cu modulare în lățime a impulsurilor, cum ar fi SG 3 525, TL 494 și așa mai departe. Practica a demonstrat că utilizarea circuitelor integrate SG3525 și utilizarea FET-urilor de putere ca componente de comutare de putere pot obține invertoare de performanță și preț relativ ridicate. Deoarece SG3525 are capacitatea de a conduce direct capacitatea FET-urilor de putere și are sursă de referință internă și amplificator operațional și funcție de protecție la subtensiune, astfel încât circuitul său periferic este foarte simplu.
2. Circuitul integrat de control al invertorului cu ieșire sinusoidală, circuitul de control al invertorului cu ieșire cu undă sinusoidală poate fi controlat de un microprocesor, cum ar fi 80 C 196 MC produs de INTEL Corporation și produs de Motorola Company. MP 16 și PI C 16 C 73 produse de compania MI-CRO CHIP etc. Aceste calculatoare cu un singur cip au generatoare PWM multiple și pot seta brațele de punte superioare și superioare. În timpul mort, utilizați 80 C 196 MC al companiei INTEL pentru a realiza circuitul de ieșire cu undă sinusoidală, 80 C 196 MC pentru a finaliza generarea semnalului cu undă sinusoidală și detectați tensiunea de ieșire AC pentru a obține stabilizarea tensiunii.
Selectarea dispozitivelor de alimentare în circuitul principal al invertorului
Alegerea principalelor componente de putere aleinvertoreste foarte important. În prezent, cele mai utilizate componente de putere includ tranzistoarele de putere Darlington (BJT), tranzistoarele cu efect de câmp de putere (MOS-F ET), tranzistoarele cu poartă izolată (IGB). T) și tiristorul de oprire (GTO), etc., cele mai utilizate dispozitive în sistemele de joasă tensiune de capacitate mică sunt MOS FET, deoarece MOS FET are o cădere de tensiune mai mică și mai mare Frecvența de comutare a IG BT este în general utilizat în sisteme de înaltă tensiune și de mare capacitate. Acest lucru se datorează faptului că rezistența de stare a MOS FET crește odată cu creșterea tensiunii, iar IG BT este în sistemele de capacitate medie ocupă un avantaj mai mare, în timp ce în sistemele de capacitate super-mare (peste 100 kVA), GTO-urile sunt în general utilizate. ca componente de putere.
Ora postării: Oct-21-2021
