På nuværende tidspunkt er Kinas fotovoltaiske elproduktionssystem hovedsageligt et DC-system, som skal oplade den elektriske energi, der genereres af solbatteriet, og batteriet leverer direkte strøm til belastningen. For eksempel er solcellehusholdningsbelysningssystemet i det nordvestlige Kina og mikrobølgestationens strømforsyningssystem langt væk fra nettet alle DC-systemer. Denne type system har en enkel struktur og lave omkostninger. Men på grund af de forskellige belastnings-DC-spændinger (såsom 12V, 24V, 48V osv.), er det vanskeligt at opnå standardisering og kompatibilitet af systemet, især for civil strøm, da de fleste af AC-belastningerne bruges med jævnstrøm. . Det er svært for solcelleanlægget at levere strøm til at komme ind på markedet som en vare. Derudover vil fotovoltaisk elproduktion på sigt opnå nettilsluttet drift, som skal vedtage en moden markedsmodel. I fremtiden vil vekselstrøms-fotovoltaiske elproduktionssystemer blive hovedstrømmen af fotovoltaisk elproduktion.
Kravene til fotovoltaisk strømproduktionssystem til inverterstrømforsyning
Det fotovoltaiske strømgenereringssystem, der bruger AC-strømudgang, består af fire dele: fotovoltaisk array, opladnings- og afladningscontroller, batteri og inverter (det nettilsluttede strømgenereringssystem kan generelt spare batteriet), og inverteren er nøglekomponenten. Solceller har højere krav til invertere:
1. Høj effektivitet er påkrævet. På grund af den høje pris på solceller på nuværende tidspunkt, for at maksimere brugen af solceller og forbedre systemets effektivitet, er det nødvendigt at forsøge at forbedre effektiviteten af inverteren.
2. Høj pålidelighed er påkrævet. På nuværende tidspunkt bruges solcelleanlæg hovedsageligt i fjerntliggende områder, og mange kraftværker er uden opsyn og vedligeholdes. Dette kræver, at vekselretteren har en rimelig kredsløbsstruktur, streng komponentvalg og kræver, at vekselretteren har forskellige beskyttelsesfunktioner, såsom indgangs-DC-polaritetsforbindelsesbeskyttelse, AC-udgangskortslutningsbeskyttelse, overophedning, overbelastningsbeskyttelse osv.
3. DC-indgangsspændingen skal have en bred vifte af tilpasning. Da batteriets terminalspænding ændres med belastningen og intensiteten af sollys, selvom batteriet har en vigtig effekt på batterispændingen, svinger batterispændingen med ændringen af batteriets resterende kapacitet og interne modstand. Især når batteriet ældes, varierer dets terminalspænding meget. For eksempel kan terminalspændingen på et 12 V-batteri variere fra 10 V til 16 V. Dette kræver, at inverteren arbejder ved en større DC. Sørg for normal drift inden for indgangsspændingsområdet og sørg for stabiliteten af AC-udgangsspændingen.
4. I fotovoltaiske elproduktionssystemer med mellem og stor kapacitet bør outputtet fra inverterens strømforsyning være en sinusbølge med mindre forvrængning. Dette skyldes, at i systemer med mellem og stor kapacitet, hvis der anvendes firkantbølgeeffekt, vil outputtet indeholde flere harmoniske komponenter, og højere harmoniske vil generere yderligere tab. Mange fotovoltaiske elproduktionssystemer er fyldt med kommunikations- eller instrumenteringsudstyr. Udstyret stiller højere krav til kvaliteten af elnettet. Når de mellemstore og store fotovoltaiske elproduktionssystemer er tilsluttet nettet, for at undgå strømforurening med det offentlige net, skal inverteren også udsende en sinusbølgestrøm.
Inverteren omdanner jævnstrøm til vekselstrøm. Hvis jævnstrømsspændingen er lav, forstærkes den af en vekselstrømstransformator for at opnå en standard vekselstrømspænding og -frekvens. For invertere med stor kapacitet behøver AC-udgangen på grund af den høje DC-busspænding generelt ikke en transformer for at øge spændingen til 220V. I inverterne med mellem og lille kapacitet er jævnspændingen relativt lav, såsom 12V, For 24V skal der designes et boostkredsløb. Invertere med mellem og lille kapacitet inkluderer generelt push-pull-inverterkredsløb, fuldbro-inverterkredsløb og højfrekvente boost-inverterkredsløb. Push-pull-kredsløb forbinder boost-transformatorens neutrale stik til den positive strømforsyning, og to strømrør skiftevis arbejde, udgangs vekselstrøm, fordi strømtransistorerne er forbundet til den fælles jord, drevet og styrekredsløbene er enkle, og pga. transformeren har en vis lækinduktans, den kan begrænse kortslutningsstrømmen og dermed forbedre kredsløbets pålidelighed. Ulempen er, at transformatorudnyttelsen er lav, og evnen til at drive induktive belastninger er dårlig.
Inverterkredsløbet med fuld bro overvinder manglerne ved push-pull-kredsløbet. Effekttransistoren justerer udgangspulsbredden, og den effektive værdi af udgangs-vekselspændingen ændres tilsvarende. Fordi kredsløbet har en friløbsløkke, selv for induktive belastninger, vil udgangsspændingens bølgeform ikke blive forvrænget. Ulempen ved dette kredsløb er, at over- og underarmens effekttransistorer ikke deler jorden, så der skal bruges et dedikeret drivkredsløb eller en isoleret strømforsyning. Derudover, for at forhindre den fælles ledning af de øvre og nedre broarme, skal et kredsløb designes til at blive slukket og derefter tændt, det vil sige, at der skal indstilles en dødtid, og kredsløbsstrukturen er mere kompliceret.
Udgangen af push-pull kredsløb og fuldbro kredsløb skal tilføje en step-up transformer. Fordi step-up-transformatoren er stor i størrelse, lav effektivitet og dyrere, med udviklingen af kraftelektronik og mikroelektronikteknologi, bruges højfrekvent step-up-konverteringsteknologi til at opnå omvendt Det kan realisere høj effekttæthed inverter. Front-stage boost-kredsløbet i dette inverterkredsløb vedtager push-pull-struktur, men arbejdsfrekvensen er over 20KHz. Boost-transformatoren anvender højfrekvent magnetisk kernemateriale, så den er lille i størrelse og let i vægt. Efter højfrekvent inversion omdannes den til højfrekvent vekselstrøm gennem en højfrekvent transformer, og derefter opnås højspændingsjævnstrøm (generelt over 300V) gennem et højfrekvent ensretterfilterkredsløb og inverteres derefter gennem en strømfrekvensomformerkredsløb.
Med denne kredsløbsstruktur forbedres vekselretterens effekt betydeligt, vekselretterens ubelastede tab er tilsvarende reduceret, 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 af et styrekredsløb. Generelt er der to kontrolmetoder: firkantbølge og positiv og svag bølge. Inverterens strømforsyningskredsløb med firkantbølgeudgang er enkel, lav i omkostninger, men lav i effektivitet og stor i harmoniske komponenter. . Sinusbølgeoutput er udviklingstendensen for invertere. Med udviklingen af mikroelektronikteknologi er der også kommet mikroprocessorer med PWM-funktioner. Derfor er inverterteknologien til sinusbølgeoutput modnet.
1. Invertere med firkantbølgeoutput bruger i øjeblikket for det meste integrerede kredsløb med pulsbreddemodulation, såsom SG 3 525, TL 494 og så videre. Praksis har vist, at brugen af SG3525 integrerede kredsløb og brugen af power FET'er som switching power komponenter kan opnå relativt høj ydeevne og pris invertere. Fordi SG3525 har evnen til direkte at drive power FET-kapacitet og har intern referencekilde og operationsforstærker og underspændingsbeskyttelsesfunktion, så dets perifere kredsløb er meget enkelt.
2. Inverterens styre integrerede kredsløb med sinusbølgeudgang, styrekredsløbet for inverteren 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 løbet af dødtiden skal du bruge INTEL-virksomhedens 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 strømenheder i inverterens hovedkredsløb
Valget af de vigtigste strømkomponenter iinverterer meget vigtigt. I øjeblikket omfatter de mest brugte strømkomponenter Darlington-effekttransistorer (BJT), effektfelteffekttransistorer (MOS-F ET), isolerede gate-transistorer (IGB). T) og slukketyristor (GTO) osv., er de mest anvendte enheder i lavspændingssystemer med lille kapacitet MOS FET, fordi MOS FET har lavere spændingsfald i tilstanden og højere. Skiftefrekvensen for IG BT er generelt bruges i højspændings- og systemer med stor kapacitet. Dette skyldes, at on-state modstanden af MOS FET stiger med stigningen i spændingen, og IG BT er i medium-kapacitet systemer optager en større fordel, mens i super-large-kapacitet (over 100 kVA) systemer, GTO'er generelt bruges som strømkomponenter.
Indlægstid: 21. oktober 2021
