I øjeblikket er Kinas solcelleanlæg primært et jævnstrømssystem, der oplader den elektriske energi, der genereres af solbatteriet, og batteriet leverer strøm direkte til belastningen. For eksempel er solcelleanlæg til husholdningsbelysning i det nordvestlige Kina og strømforsyningssystemer til mikrobølgestationer langt væk fra nettet alle jævnstrømssystemer. Denne type system har en simpel struktur og lave omkostninger. På grund af de forskellige jævnstrømsspændinger (såsom 12V, 24V, 48V osv.) er det dog vanskeligt at opnå standardisering og kompatibilitet af systemet, især for civil strøm, da de fleste vekselstrømsbelastninger bruges med jævnstrøm. Det er vanskeligt for den solcelleanlæg at levere elektricitet til markedet som en handelsvare. Derudover vil solcelleanlæg med tiden opnå nettilsluttet drift, hvilket skal følge en moden markedsmodel. I fremtiden vil vekselstrømssystemer til solcelleanlæg blive mainstream inden for solcelleanlæg.
Kravene til et fotovoltaisk kraftproduktionssystem til inverterstrømforsyning
Det fotovoltaiske kraftproduktionssystem, der bruger vekselstrøm, består af fire dele: et fotovoltaisk panel, en opladnings- og afladningsregulator, et batteri og en inverter (et nettilsluttet kraftproduktionssystem kan generelt spare batteriet), og inverteren er nøglekomponenten. Fotovoltaisk energi har højere krav til invertere:
1. Høj effektivitet er påkrævet. På grund af den høje pris på solceller i øjeblikket er det nødvendigt at forsøge at forbedre inverterens effektivitet for at maksimere brugen af solceller og forbedre systemets effektivitet.
2. Høj pålidelighed er påkrævet. I øjeblikket anvendes solcelleanlæg hovedsageligt i fjerntliggende områder, og mange kraftværker er uovervågede og vedligeholdte. Dette kræver, at inverteren har en rimelig kredsløbsstruktur, strengt komponentvalg og kræver, at inverteren har forskellige beskyttelsesfunktioner, såsom beskyttelse mod DC-polaritet i indgangen, kortslutningsbeskyttelse mod AC-udgangen, overophedningsbeskyttelse, overbelastningsbeskyttelse osv.
3. DC-indgangsspændingen skal have et bredt tilpasningsområde. Da batteriets polspænding ændrer sig med belastningen og sollysets intensitet, svinger batteriet, selvom det har en vigtig effekt på batterispændingen, med ændringen i batteriets resterende kapacitet og indre modstand. Især når batteriet ældes, varierer polspændingen meget. For eksempel kan polspændingen på et 12 V-batteri variere fra 10 V til 16 V. Dette kræver, at inverteren arbejder ved en større DC-spænding. Sørg for normal drift inden for indgangsspændingsområdet og sørg for stabiliteten af AC-udgangsspændingen.
4. I solcelleanlæg med mellem- og stor kapacitet bør inverterens strømforsynings udgang være en sinusbølge med mindre forvrængning. Dette skyldes, at i systemer med mellem- og stor kapacitet, hvis der anvendes firkantbølgeeffekt, vil udgangen indeholde flere harmoniske komponenter, og højere harmoniske vil generere yderligere tab. Mange solcelleanlæg er fyldt med kommunikations- eller instrumentudstyr. Udstyret har højere krav til elnettets kvalitet. Når solcelleanlæg med mellem- og stor kapacitet er tilsluttet nettet, skal inverteren også udsende en sinusbølgestrøm for at undgå strømforurening med det offentlige net.
Inverteren omdanner jævnstrøm til vekselstrøm. Hvis jævnstrømsspændingen er lav, forstærkes den af en vekselstrømstransformer for at opnå en standard vekselstrømsspænding og -frekvens. For invertere med stor kapacitet, på grund af den høje DC-busspænding, behøver AC-udgangen generelt ikke en transformer for at øge spændingen til 220V. I invertere med mellem- og lille kapacitet er DC-spændingen relativt lav, såsom 12V. For 24V skal der designes et boost-kredsløb. Invertere med mellem- og lille kapacitet inkluderer generelt push-pull-inverterkredsløb, fuldbro-inverterkredsløb og højfrekvente boost-inverterkredsløb. Push-pull-kredsløb forbinder boost-transformerens neutrale stik til den positive strømforsyning, og to effektrør arbejder skiftevis, udsender vekselstrøm, fordi effekttransistorerne er forbundet til fælles jord, er driv- og styrekredsløbene enkle, og fordi transformeren har en vis lækageinduktans, kan den begrænse kortslutningsstrømmen og dermed forbedre kredsløbets pålidelighed. Ulempen er, at transformerudnyttelsen er lav, og evnen til at drive induktive belastninger er dårlig.
Full-bridge inverterkredsløbet overvinder manglerne ved push-pull-kredsløbet. Effekttransistoren justerer udgangspulsbredden, og den effektive værdi af udgangsspændingen ændres i overensstemmelse hermed. Fordi kredsløbet har en friløbsløjfe, vil udgangsspændingens bølgeform ikke blive forvrænget, selv ved induktive belastninger. Ulempen ved dette kredsløb er, at effekttransistorerne i den øvre og nedre arm ikke deler jord, så der skal anvendes et dedikeret drevkredsløb eller en isoleret strømforsyning. For at forhindre fælles ledning af den øvre og nedre broarme skal der desuden være et kredsløb designet til at blive slukket og derefter tændt, dvs. der skal indstilles en dødtid, og kredsløbsstrukturen er mere kompliceret.
Udgangen fra push-pull-kredsløbet og fuldbro-kredsløbet skal tilføjes en step-up-transformer. Fordi step-up-transformeren er stor i størrelse, lav effektivitet og dyrere, er der med udviklingen af effektelektronik og mikroelektronikteknologi anvendt højfrekvent step-up-konverteringsteknologi til at opnå reversering. Dette kan realisere en inverter med høj effekttæthed. Forreste trins boost-kredsløb i dette inverterkredsløb anvender push-pull-struktur, men arbejdsfrekvensen er over 20 kHz. Boost-transformeren anvender et højfrekvent magnetisk kernemateriale, så den er lille i størrelse og let i vægt. Efter højfrekvent invertering konverteres den til højfrekvent vekselstrøm gennem en højfrekvent transformer, og derefter opnås højspændingsjævnstrøm (generelt over 300 V) gennem et højfrekvent ensretterfilterkredsløb og inverteres derefter gennem et effektfrekvensinverterkredsløb.
Med denne kredsløbsstruktur forbedres inverterens effekt betydeligt, inverterens tomgangstab reduceres tilsvarende, og effektiviteten forbedres. Ulempen ved kredsløbet er, at kredsløbet er kompliceret, og pålideligheden er lavere end de to ovenstående kredsløb.
Styrekredsløb for inverterkredsløb
Hovedkredsløbene i de ovennævnte invertere skal alle realiseres via et styrekredsløb. Generelt er der to styremetoder: firkantbølge, positivbølge og svagbølge. Inverterens strømforsyningskredsløb med firkantbølgeudgang er enkelt, billigt, men har lav effektivitet og mange harmoniske komponenter. Sinusbølgeudgang er udviklingstendensen inden for invertere. Med udviklingen af mikroelektronikteknologi er der også kommet mikroprocessorer med PWM-funktioner. Derfor er inverterteknologien til sinusbølgeudgang modnet.
1. Invertere med firkantbølgeudgang bruger i øjeblikket hovedsageligt integrerede pulsbreddemodulationskredsløb, såsom SG 3 525, TL 494 osv. Praksis har vist, at brugen af integrerede SG3525-kredsløb og brugen af effekt-FET'er som switching-effektkomponenter kan opnå relativt høj ydeevne og prisvenlige invertere. Fordi SG3525 har evnen til direkte at drive effekt-FET'er og har en intern referencekilde og operationsforstærker samt underspændingsbeskyttelsesfunktion, er dens perifere kredsløb meget enkelt.
2. Det integrerede inverterstyringskredsløb med sinusbølgeudgang. Inverterstyringskredsløbet med sinusbølgeudgang kan styres af en mikroprocessor, såsom 80 C 196 MC produceret af INTEL Corporation og produceret af Motorola Company. MP 16 og PI C 16 C 73 produceret af MI-CRO CHIP Company osv. Disse single-chip computere har flere PWM-generatorer og kan indstille de øvre og øvre broarme. I dødtiden bruges INTELs 80 C 196 MC til at realisere sinusbølgeudgangskredsløbet, 80 C 196 MC til at fuldføre sinusbølgesignalgenereringen og detektere AC-udgangsspændingen for at opnå spændingsstabilisering.
Valg af strømforsyningsenheder i inverterens hovedkredsløb
Valget af de vigtigste strømkomponenter iinverterer meget vigtigt. I øjeblikket omfatter de mest anvendte effektkomponenter Darlington-effekttransistorer (BJT), effektfelteffekttransistorer (MOS-FET), isolerede gate-transistorer (IGB). T) og turn-off-thyristorer (GTO) osv. De mest anvendte enheder i lavspændingssystemer med lille kapacitet er MOS FET'er, fordi MOS FET'er har et lavere spændingsfald i tændt tilstand og højere switchfrekvens. IGBT'er bruges generelt i højspændings- og storkapacitetssystemer. Dette skyldes, at MOS FET'ers tændte modstand stiger med stigende spænding, og IGBT har en større fordel i mellemkapacitetssystemer, mens GTO'er generelt bruges som effektkomponenter i systemer med super stor kapacitet (over 100 kVA).
Opslagstidspunkt: 21. oktober 2021
