Jelenleg Kína fotovoltaikus energiatermelő rendszere főként egyenáramú rendszer, amely a napelem által termelt elektromos energiát tölti fel, és az akkumulátor közvetlenül táplálja a terhelést. Például a napelemes háztartási világítási rendszer Északnyugat-Kínában és a mikrohullámú állomás áramellátó rendszere, amely távol van a hálózattól, mind egyenáramú rendszer. Az ilyen típusú rendszer egyszerű felépítésű és alacsony költségű. A különböző terhelési egyenfeszültségek (például 12 V, 24 V, 48 V stb.) miatt azonban nehéz elérni a rendszer szabványosítását és kompatibilitását, különösen a polgári áramellátásnál, mivel a váltakozó áramú terhelések nagy részét egyenáramú tápellátással használják. . A napelemes tápegység számára nehéz a piacra kerülő villamosenergia-ellátás áruként. Ezenkívül a fotovoltaikus energiatermelés végül eléri a hálózatra kapcsolt működést, amelynek kiforrott piaci modellt kell alkalmaznia. A jövőben a váltakozó áramú fotovoltaikus energiatermelő rendszerek a fotovoltaikus energiatermelés fő áramlatává válnak.
A fotovoltaikus energiatermelő rendszer követelményei inverteres tápellátáshoz
A váltakozó áramú kimenetet használó fotovoltaikus energiatermelő rendszer négy részből áll: fotovoltaikus tömbből, töltés- és kisütés-vezérlőből, akkumulátorból és inverterből (a hálózatra kapcsolt energiatermelő rendszer általában kíméli az akkumulátort), és az inverter a kulcselem. A fotovoltaik magasabb követelményeket támaszt az inverterekkel szemben:
1. Nagy hatékonyság szükséges. A napelemek jelenlegi magas ára miatt a napelemek felhasználásának maximalizálása és a rendszer hatékonyságának javítása érdekében az inverter hatásfokának javítására van szükség.
2. Nagy megbízhatóság szükséges. Jelenleg a fotovoltaikus energiatermelő rendszereket főként távoli területeken használják, és sok erőművet felügyelet nélkül tartanak és karbantartanak. Ez megköveteli az inverter ésszerű áramköri felépítését, szigorú alkatrészválasztást, és megköveteli az invertertől különböző védelmi funkciókat, mint például a bemeneti egyenáramú polaritás elleni védelem, az AC kimeneti rövidzárlat elleni védelem, a túlmelegedés, a túlterhelés elleni védelem stb.
3. Az egyenáramú bemeneti feszültségnek széles körű adaptációra van szüksége. Mivel az akkumulátor kapocsfeszültsége a terhelés és a napfény intenzitásának függvényében változik, bár az akkumulátornak fontos hatása van az akkumulátor feszültségére, az akkumulátor feszültsége az akkumulátor maradék kapacitásának és belső ellenállásának változásával ingadozik. Különösen akkor, ha az akkumulátor elöreged, a kapocsfeszültsége nagyon változó. Például egy 12 V-os akkumulátor kapocsfeszültsége 10 V és 16 V között változhat. Ez megköveteli, hogy az inverter nagyobb egyenárammal működjön. Biztosítsa a normál működést a bemeneti feszültségtartományon belül, és biztosítsa az AC kimeneti feszültség stabilitását.
4. Közepes és nagy kapacitású fotovoltaikus energiatermelő rendszerekben az inverteres tápegység kimenete szinuszhullám legyen, kisebb torzítással. A közepes és nagy kapacitású rendszerekben ugyanis négyszöghullámú teljesítmény alkalmazása esetén a kimenet több harmonikus komponenst tartalmaz, a magasabb harmonikusok pedig további veszteségeket generálnak. Sok fotovoltaikus energiatermelő rendszer tele van kommunikációs vagy műszeres berendezésekkel. A berendezés magasabb követelményeket támaszt az elektromos hálózat minőségével szemben. A közepes és nagy kapacitású fotovoltaikus energiatermelő rendszerek hálózatra kapcsolásakor a közcélú hálózat áramszennyezésének elkerülése érdekében az inverternek szinuszos áramot is ki kell adnia.
Az inverter az egyenáramot váltakozó árammá alakítja. Ha az egyenáram feszültsége alacsony, akkor azt egy váltóáramú transzformátor növeli, hogy szabványos váltóáramú feszültséget és frekvenciát kapjon. A nagy kapacitású invertereknél a magas egyenáramú buszfeszültség miatt az AC kimenetnek általában nincs szüksége transzformátorra, hogy a feszültséget 220 V-ra emelje. A közepes és kis kapacitású inverterekben a DC feszültség viszonylag alacsony, például 12 V, 24 V-hoz erősítő áramkört kell tervezni. A közepes és kis kapacitású inverterek általában push-pull inverter áramköröket, teljes áthidaló inverter áramköröket és nagyfrekvenciás boost inverter áramköröket tartalmaznak. Push-pull áramkörök kötik a gyorsítótranszformátor nulladugóját a pozitív tápra, és két tápcső Váltakozó munkavégzés, váltóáram kimenet, mivel a teljesítménytranzisztorok a közös földre vannak kötve, a hajtás és a vezérlő áramkörök egyszerűek, és mivel a transzformátornak van bizonyos szivárgási induktivitása, korlátozhatja a zárlati áramot, ezzel javítva az áramkör megbízhatóságát. Hátránya, hogy a transzformátor kihasználtsága alacsony, és az induktív terhelések meghajtási képessége gyenge.
A teljes áthidaló inverter áramkör kiküszöböli a push-pull áramkör hiányosságait. A teljesítménytranzisztor beállítja a kimeneti impulzus szélességét, és ennek megfelelően változik a kimeneti AC feszültség effektív értéke. Mivel az áramkörnek van szabadonfutó hurka, még induktív terhelések esetén sem, a kimeneti feszültség hullámalakja nem torzul. Ennek az áramkörnek az a hátránya, hogy a felső és az alsó kar teljesítménytranzisztorai nem osztoznak a földön, ezért dedikált meghajtó áramkört vagy elszigetelt tápegységet kell használni. Emellett a felső és alsó hídkar közös vezetésének megakadályozása érdekében ki-, majd bekapcsolható áramkört kell kialakítani, azaz holtidőt kell beállítani, és bonyolultabb az áramkör felépítése.
A push-pull áramkör és a teljes áthidaló áramkör kimenetéhez egy fokozó transzformátort kell hozzáadni. Mivel a fokozó transzformátor nagy méretű, alacsony hatásfokú és drágább, a teljesítményelektronika és a mikroelektronikai technológia fejlődésével a nagyfrekvenciás emelőkonverziós technológiát használják a fordított irány eléréséhez. Nagy teljesítménysűrűségű inverter valósítható meg. Ennek az inverter áramkörnek az elülső fokozatú boost áramköre push-pull struktúrát alkalmaz, de a működési frekvencia 20 kHz felett van. A gyorsítótranszformátor nagyfrekvenciás mágneses maganyagot használ, így kis méretű és könnyű. A nagyfrekvenciás inverziót követően egy nagyfrekvenciás transzformátoron keresztül nagyfrekvenciás váltóárammá alakítják, majd egy nagyfrekvenciás egyenirányító szűrőáramkörön keresztül nagyfeszültségű (általában 300 V feletti) egyenáramot kapnak, majd megfordítják egy teljesítmény frekvenciaváltó áramkör.
Ezzel az áramköri felépítéssel az inverter teljesítménye nagymértékben javul, ennek megfelelően csökken az inverter üresjárati vesztesége, és javul a hatásfok. Az áramkör hátránya, hogy az áramkör bonyolult és a megbízhatósága alacsonyabb, mint a fenti két áramköré.
Az inverter áramkör vezérlő áramköre
A fent említett inverterek fő áramköreit vezérlőáramkörrel kell megvalósítani. Általában két szabályozási módszer létezik: négyszöghullám és pozitív és gyenge hullám. A négyszöghullámú kimenetű inverteres tápegység egyszerű, alacsony költségű, de alacsony hatásfokkal és nagy harmonikus alkatrészekkel rendelkezik. . A szinuszhullámú kimenet az inverterek fejlődési trendje. A mikroelektronikai technológia fejlődésével a PWM funkcióval rendelkező mikroprocesszorok is megjelentek. Ezért a szinuszos kimenet inverteres technológiája kiforrott.
1. A négyszöghullámú kimenettel rendelkező inverterek jelenleg többnyire impulzusszélesség-modulációs integrált áramköröket használnak, mint például az SG 3 525, TL 494 és így tovább. A gyakorlat bebizonyította, hogy az SG3525 integrált áramkörök és a teljesítmény-FET-ek kapcsolóteljesítmény-komponensként történő felhasználásával viszonylag nagy teljesítményű és árú invertereket lehet elérni. Mivel az SG3525 képes közvetlenül meghajtani a FET-ek teljesítményét, és rendelkezik belső referenciaforrással, műveleti erősítővel és feszültségcsökkenés elleni védelemmel, ezért a perifériás áramköre nagyon egyszerű.
2. Az inverter vezérlő integrált áramkör szinuszos kimenettel, a szinuszos kimenetű inverter vezérlő áramköre mikroprocesszorral vezérelhető, mint például az INTEL Corporation által gyártott 80 C 196 MC és a Motorola Company. MP 16 és PI C 16 C 73, a MI-CRO CHIP Company stb. által gyártott. Ezek az egychipes számítógépek több PWM generátorral rendelkeznek, és beállíthatják a felső és felső hídkart. A holtidő alatt használja az INTEL cég 80 C 196 MC-jét a szinuszos kimeneti áramkör megvalósításához, 80 C 196 MC-t a szinuszos jelgenerálás befejezéséhez, és az AC kimeneti feszültséget a feszültség stabilizálásához.
Tápegységek kiválasztása az inverter fő áramkörében
A fő teljesítménykomponensek kiválasztása ainverternagyon fontos. Jelenleg a leggyakrabban használt tápegységek közé tartoznak a Darlington teljesítménytranzisztorok (BJT), a teljesítmény-térhatástranzisztorok (MOS-F ET), az insulated gate tranzisztorok (IGB). T) és kikapcsoló tirisztor (GTO) stb., a kis kapacitású kisfeszültségű rendszerekben a leggyakrabban használt eszközök a MOS FET, mivel a MOS FET-nek kisebb a bekapcsolt állapotú feszültségesése és magasabb. Az IG BT kapcsolási frekvenciája általában nagyfeszültségű és nagy kapacitású rendszerekben használják. Ennek az az oka, hogy a MOS FET bekapcsolt állapotú ellenállása a feszültség növekedésével nő, és a közepes kapacitású rendszerekben az IG BT nagyobb előnyt élvez, míg a szupernagy kapacitású (100 kVA feletti) rendszerekben általában a GTO-kat használják. mint teljesítményelemek.
Feladás időpontja: 2021.10.21
