V súčasnosti je čínsky systém na výrobu fotovoltaickej energie prevažne jednosmerný systém, ktorý má nabíjať elektrickú energiu generovanú solárnou batériou a batéria priamo dodáva energiu do záťaže. Napríklad solárny systém osvetlenia domácností v severozápadnej Číne a napájací systém mikrovlnnej stanice ďaleko od siete sú systémom jednosmerného prúdu. Tento typ systému má jednoduchú štruktúru a nízke náklady. Vzhľadom na rozdielne jednosmerné napätie záťaže (napríklad 12V, 24V, 48V atď.) je však ťažké dosiahnuť štandardizáciu a kompatibilitu systému, najmä pre civilné napájanie, pretože väčšina striedavých záťaží sa používa s jednosmerným napájaním. . Pre fotovoltaický zdroj na dodávku elektriny je ťažké dostať sa na trh ako komodita. Okrem toho výroba fotovoltaickej energie nakoniec dosiahne prevádzku pripojenú k sieti, ktorá si musí osvojiť vyspelý trhový model. V budúcnosti sa AC fotovoltaické systémy na výrobu energie stanú hlavným prúdom výroby fotovoltaickej energie.
Požiadavky fotovoltaického systému na výrobu energie na invertorové napájanie
Fotovoltaický systém na výrobu energie využívajúci výstup striedavého prúdu pozostáva zo štyroch častí: fotovoltaické pole, regulátor nabíjania a vybíjania, batéria a invertor (systém výroby energie pripojený k sieti môže vo všeobecnosti šetriť batériu) a kľúčovým komponentom je menič. Fotovoltika má vyššie požiadavky na invertory:
1. Vyžaduje sa vysoká účinnosť. Vzhľadom na vysokú cenu solárnych článkov v súčasnosti, aby sa maximalizovalo využitie solárnych článkov a zlepšila účinnosť systému, je potrebné pokúsiť sa zlepšiť účinnosť meniča.
2. Vyžaduje sa vysoká spoľahlivosť. V súčasnosti sa fotovoltaické systémy na výrobu energie používajú najmä v odľahlých oblastiach a mnohé elektrárne sú bez dozoru a udržiavané. To si vyžaduje, aby menič mal primeranú štruktúru obvodu, prísny výber komponentov a vyžadoval, aby mal menič rôzne ochranné funkcie, ako je ochrana vstupného DC polarity, ochrana proti skratu AC výstupu, prehriatie, ochrana proti preťaženiu atď.
3. Vstupné jednosmerné napätie musí mať široký rozsah prispôsobenia. Keďže svorkové napätie batérie sa mení so záťažou a intenzitou slnečného žiarenia, aj keď má batéria významný vplyv na napätie batérie, napätie batérie kolíše so zmenou zostávajúcej kapacity batérie a vnútorného odporu. Najmä pri starnutí batérie sa jej svorkové napätie značne líši. Napríklad svorkové napätie 12 V batérie sa môže meniť od 10 V do 16 V. To vyžaduje, aby menič pracoval pri väčšom jednosmernom prúde. Zabezpečte normálnu prevádzku v rozsahu vstupného napätia a zaistite stabilitu výstupného striedavého napätia.
4. V stredno- a veľkokapacitných fotovoltaických systémoch na výrobu energie by mal byť výstup invertorového zdroja sínusoida s menším skreslením. Je to preto, že v stredno- a veľkokapacitných systémoch, ak sa použije výkon so štvorcovými vlnami, výstup bude obsahovať viac harmonických zložiek a vyššie harmonické budú generovať dodatočné straty. Mnoho fotovoltaických systémov na výrobu energie je vybavených komunikačným alebo prístrojovým vybavením. Zariadenie má vyššie požiadavky na kvalitu elektrickej siete. Keď sú stredno- a veľkokapacitné fotovoltaické systémy na výrobu elektrickej energie pripojené k sieti, aby sa zabránilo znečisteniu verejnej siete, musí menič vydávať sínusový prúd.
Striedač premieňa jednosmerný prúd na striedavý prúd. Ak je jednosmerné napätie nízke, je zosilnené transformátorom striedavého prúdu, aby sa získalo štandardné napätie a frekvencia striedavého prúdu. Pri veľkokapacitných meničoch kvôli vysokému napätiu DC zbernice AC výstup vo všeobecnosti nepotrebuje transformátor na zvýšenie napätia na 220 V. V stredno- a malokapacitných meničoch je jednosmerné napätie relatívne nízke, napr. 12V. Pre 24V musí byť navrhnutý zosilňovací obvod. Stredne a malokapacitné invertory vo všeobecnosti zahŕňajú obvody meniča push-pull, obvody meniča s úplným mostom a obvody invertora na zvýšenie frekvencie. Push-pull obvody pripájajú neutrálnu zástrčku zosilňovacieho transformátora ku kladnému zdroju napájania a dve výkonové elektrónky Striedavá práca, výstup striedavého prúdu, pretože výkonové tranzistory sú pripojené k spoločnej zemi, obvody pohonu a riadenia sú jednoduché a pretože transformátor má určitú zvodovú indukčnosť, môže obmedziť skratový prúd, čím sa zlepší spoľahlivosť obvodu. Nevýhodou je nízke využitie transformátora a slabá schopnosť poháňať indukčné záťaže.
Okruh meniča s úplným mostom prekonáva nedostatky okruhu push-pull. Výkonový tranzistor upravuje šírku výstupného impulzu a podľa toho sa mení aj efektívna hodnota výstupného striedavého napätia. Pretože obvod má voľnobežnú slučku, ani pri indukčnej záťaži nebude priebeh výstupného napätia skreslený. Nevýhodou tohto obvodu je, že výkonové tranzistory horného a dolného ramena nezdieľajú zem, takže je potrebné použiť vyhradený budiaci obvod alebo izolované napájanie. Okrem toho, aby sa zabránilo spoločnému vedeniu horného a dolného ramena mostíka, musí byť obvod navrhnutý tak, aby sa vypínal a potom zapínal, to znamená, že sa musí nastaviť mŕtvy čas a štruktúra obvodu je komplikovanejšia.
Výstup obvodu push-pull a obvodu plného mostíka musí byť doplnený o zvyšovací transformátor. Pretože stupňovitý transformátor je veľký, má nízku účinnosť a je drahší, s rozvojom výkonovej elektroniky a mikroelektronických technológií sa na dosiahnutie spätného chodu používa technológia vysokofrekvenčnej stupňovitej konverzie, ktorá dokáže realizovať menič s vysokou hustotou výkonu. Zosilňovací obvod predného stupňa tohto invertorového obvodu využíva push-pull štruktúru, ale pracovná frekvencia je nad 20 kHz. Zosilňovací transformátor využíva vysokofrekvenčný magnetický materiál jadra, takže má malú veľkosť a nízku hmotnosť. Po vysokofrekvenčnej inverzii sa premení na vysokofrekvenčný striedavý prúd pomocou vysokofrekvenčného transformátora a potom sa vysokonapäťový jednosmerný prúd (zvyčajne nad 300 V) získa cez filtračný obvod vysokofrekvenčného usmerňovača a potom sa invertuje cez obvod výkonového frekvenčného meniča.
S touto štruktúrou obvodu sa výrazne zlepší výkon meniča, zodpovedajúcim spôsobom sa zníži strata meniča naprázdno a zlepší sa účinnosť. Nevýhodou obvodu je, že obvod je komplikovaný a spoľahlivosť je nižšia ako vyššie uvedené dva obvody.
Riadiaci obvod invertorového obvodu
Všetky hlavné obvody vyššie uvedených meničov musia byť realizované riadiacim obvodom. Vo všeobecnosti existujú dve metódy riadenia: štvorcová vlna a pozitívna a slabá vlna. Invertorový napájací obvod s výstupom so štvorcovými vlnami je jednoduchý, má nízku cenu, ale nízku účinnosť a veľký obsah harmonických zložiek. . Sínusový výstup je trendom vývoja meničov. S rozvojom mikroelektronických technológií sa objavili aj mikroprocesory s PWM funkciami. Preto dozrela invertorová technológia pre sínusový výstup.
1. Invertory s výstupom v tvare štvorcovej vlny v súčasnosti väčšinou využívajú integrované obvody s pulznou moduláciou, ako sú SG 3 525, TL 494 a pod. Prax ukázala, že použitím integrovaných obvodov SG3525 a použitím výkonových FET ako spínaných výkonových komponentov možno dosiahnuť relatívne vysoký výkon a cenu meničov. Pretože SG3525 má schopnosť priamo riadiť napájacie FET a má interný referenčný zdroj a operačný zosilňovač a funkciu ochrany pred podpätím, takže jeho periférny obvod je veľmi jednoduchý.
2. Riadiaci integrovaný obvod meniča so sínusovým výstupom, riadiaci obvod meniča so sínusovým výstupom môže byť riadený mikroprocesorom, ako je 80 C 196 MC vyrobený spoločnosťou INTEL Corporation a vyrobený spoločnosťou Motorola Company. MP 16 a PI C 16 C 73 vyrábané firmou MI-CRO CHIP, atď. Tieto jednočipové počítače majú viacero PWM generátorov a dokážu nastaviť horné a horné rameno mostíka. Počas mŕtveho času použite 80 C 196 MC spoločnosti INTEL na realizáciu sínusového výstupného obvodu, 80 C 196 MC na dokončenie generovania sínusového signálu a detekciu výstupného striedavého napätia na dosiahnutie stabilizácie napätia.
Výber výkonových zariadení v hlavnom okruhu meniča
Výber hlavných výkonových komponentovstriedačje veľmi dôležité. V súčasnosti medzi najpoužívanejšie výkonové komponenty patria Darlingtonove výkonové tranzistory (BJT), výkonové tranzistory s efektom poľa (MOS-F ET), izolované hradlové tranzistory (IGB). T) a vypínací tyristor (GTO) atď., najpoužívanejšími zariadeniami v malokapacitných nízkonapäťových systémoch sú MOS FET, pretože MOS FET má nižší pokles napätia v zapnutom stave a vyšší Frekvencia spínania IG BT je všeobecne používané vo vysokonapäťových a veľkokapacitných systémoch. Je to preto, že odpor MOS FET v zapnutom stave sa zvyšuje so zvyšujúcim sa napätím a IG BT v strednokapacitných systémoch zaberá väčšiu výhodu, zatiaľ čo v systémoch so super veľkou kapacitou (nad 100 kVA) sa všeobecne používajú GTO. ako výkonové komponenty.
Čas odoslania: 21. októbra 2021
