Na actualidade, o sistema de xeración de enerxía fotovoltaica de China é principalmente un sistema de corrente continua, que é cargar a enerxía eléctrica xerada pola batería solar e a batería subministra directamente enerxía á carga. Por exemplo, o sistema de iluminación doméstica solar no noroeste de China e o sistema de alimentación da estación de microondas moi afastado da rede son todo o sistema DC. Este tipo de sistema ten unha estrutura sinxela e baixo custo. Non obstante, debido ás diferentes tensións de CC de carga (como 12V, 24V, 48V, etc.), é difícil lograr a normalización e a compatibilidade do sistema, especialmente para o poder civil, xa que a maioría das cargas de CA úsanse con potencia DC. É difícil que a fonte de alimentación fotovoltaica subministre electricidade para entrar no mercado como mercadoría. Ademais, a xeración de enerxía fotovoltaica acabará por lograr unha operación conectada á rede, que debe adoptar un modelo de mercado maduro. No futuro, os sistemas de xeración de enerxía fotovoltaica de CA converteranse no mainstream da xeración de enerxía fotovoltaica.
Os requisitos do sistema de xeración de enerxía fotovoltaica para a alimentación do inversor
O sistema de xeración de enerxía fotovoltaica mediante potencia de CA consta de catro partes: matriz fotovoltaica, controlador de carga e descarga, batería e inversor (o sistema de xeración de enerxía conectado á rede xeralmente pode gardar a batería), e o inversor é o compoñente clave. A fotovoltaica ten maiores requisitos para os inversores:
1. É necesaria unha alta eficiencia. Debido ao elevado prezo das células solares na actualidade, para maximizar o uso de células solares e mellorar a eficiencia do sistema, é necesario tratar de mellorar a eficiencia do inversor.
2. É necesaria unha alta fiabilidade. Na actualidade, os sistemas de xeración de enerxía fotovoltaica úsanse principalmente en áreas remotas e moitas centrais non están atendidas e mantidas. Isto require que o inversor teña unha estrutura de circuíto razoable, selección estrita de compoñentes e requira que o inversor teña diversas funcións de protección, como a protección de conexión de polaridade de corrente continua, protección de curtocircuíto de saída de CA, sobrecalentamento, protección contra sobrecargas, etc.
3. A tensión de entrada de corrente continua é necesaria para ter unha ampla gama de adaptacións. Dado que a tensión terminal da batería cambia coa carga e a intensidade da luz solar, aínda que a batería ten un efecto importante na tensión da batería, a tensión da batería fluctúa co cambio da capacidade restante da batería e da resistencia interna. Especialmente cando a batería envellece, a súa tensión terminal varía moito. Por exemplo, a tensión terminal dunha batería de 12 V pode variar de 10 V a 16 V. Isto require que o inversor funcione a un CC maior asegurar o funcionamento normal dentro do rango de tensión de entrada e asegurar a estabilidade da tensión de saída de CA.
4. Nos sistemas de xeración de enerxía fotovoltaica de media e gran capacidade, a saída da fonte de alimentación do inversor debe ser unha onda seno con menos distorsión. Isto débese a que en sistemas de capacidade media e grande, se se usa a potencia de onda cadrada, a saída conterá máis compoñentes harmónicos e os armónicos máis altos xerarán perdas adicionais. Moitos sistemas fotovoltaicos de xeración de enerxía están cargados con equipos de comunicación ou instrumentación. O equipo ten maiores requisitos sobre a calidade da rede eléctrica. Cando os sistemas de xeración de enerxía fotovoltaica de media e gran capacidade están conectados á rede, para evitar a contaminación de enerxía coa rede pública, o inversor tamén está obrigado a producir unha corrente de onda senoidal.
O inversor converte a corrente directa en corrente alterna. Se a tensión de corrente directa é baixa, aumenta un transformador de corrente alterna para obter unha tensión e frecuencia de corrente alterna estándar. Para os inversores de gran capacidade, debido á alta tensión de bus CC, a saída de CA normalmente non precisa un transformador para aumentar a tensión a 220V. Nos inversores de media e pequena capacidade, a tensión CC é relativamente baixa, como 12V, para 24V, debe deseñarse un circuíto de impulso. Os inversores de media e pequena capacidade inclúen xeralmente circuítos de inversor push-pull, circuítos de inversor de ponte completa e circuítos de inversor de alta frecuencia. Os circuítos push-pull conectan o tapón neutro do transformador de impulso á fonte de alimentación positiva e dous tubos de alimentación alternan o traballo, a potencia de corrente alterna, porque os transistores de enerxía están conectados ao chan común, os circuítos de unidade e control son sinxelos e porque o transformador ten unha certa inductancia de fugas, pode limitar a corrente de curtocircuit, mellorando así a fiabilidade da circuíto. A desvantaxe é que a utilización do transformador é baixa e a capacidade de impulsar cargas indutivas é deficiente.
O circuíto do inversor de ponte completa supera as carencias do circuíto push-pull. O transistor de potencia axusta o ancho do pulso de saída e o valor efectivo da tensión de saída cambia en consecuencia. Debido a que o circuíto ten un lazo libre, incluso para cargas indutivas, a forma de onda de tensión de saída non se distorsionará. A desvantaxe deste circuíto é que os transistores de enerxía dos brazos superiores e inferiores non comparten o chan, polo que se debe usar un circuíto de accionamento dedicado ou unha fonte de alimentación illada. Ademais, para evitar a condución común dos brazos da ponte superior e inferior, debe ser deseñado un circuíto para ser apagado e logo activado, é dicir, debe establecerse un tempo morto e a estrutura do circuíto é máis complicada.
A saída de circuíto push-pull e circuíto de ponte completa debe engadir un transformador de paso. Debido a que o transformador de paso é de gran tamaño, de baixa eficiencia e máis caro, co desenvolvemento de tecnoloxía de electrónica de enerxía e tecnoloxía de microelectrónica, a tecnoloxía de conversión de paso de alta frecuencia úsase para lograr o inversor de alta potencia. O circuíto de impulso deste circuíto de inversores adopta unha estrutura de pulo, pero a frecuencia de traballo está por encima dos 20kHz. O transformador de impulso adopta material de núcleo magnético de alta frecuencia, polo que ten un tamaño pequeno e un peso lixeiro. Despois da inversión de alta frecuencia, convértese en corrente alterna de alta frecuencia a través dun transformador de alta frecuencia e logo obtense unha corrente directa de alta tensión (xeralmente por encima de 300V) a través dun circuíto de filtro rectificador de alta frecuencia e logo invertido a través dun circuíto de inversor de frecuencia de potencia.
Con esta estrutura do circuíto, a potencia do inversor é mellorada moito, a perda de carga do inversor redúcese e mellorase a eficiencia. A desvantaxe do circuíto é que o circuíto é complicado e a fiabilidade é inferior aos dous circuítos anteriores.
Circuíto de control do circuíto de inversores
Os principais circuítos dos inversores anteriormente mencionados deben ser realizados por un circuíto de control. Xeralmente, hai dous métodos de control: onda cadrada e onda positiva e débil. O circuíto de alimentación do inversor con saída de ondas cadradas é sinxelo, baixo custo, pero de baixa eficiencia e grande en compoñentes armónicos. . A saída de ondas seno é a tendencia de desenvolvemento dos inversores. Co desenvolvemento da tecnoloxía de microelectrónica, tamén saíron microprocesadores con funcións PWM. Polo tanto, a tecnoloxía do inversor para a produción de ondas senoides madurou.
1. Os inversores con saída de ondas cadradas usan na actualidade os circuítos integrados de modulación de ancho de pulso, como SG 3 525, TL 494 e así por diante. A práctica demostrou que o uso de circuítos integrados SG3525 e o uso de FET de potencia como compoñentes de potencia de conmutación poden conseguir inversores relativamente elevados e prezos. Debido a que SG3525 ten a capacidade de impulsar directamente a capacidade de FET de enerxía e ten unha fonte de referencia interna e un amplificador operativo e unha función de protección contra a tensión, polo que o seu circuíto periférico é moi sinxelo.
2. O circuíto integrado do control do inversor con saída de onda senoidal, o circuíto de control do inversor con saída de onda senoidal pode ser controlado por un microprocesador, como 80 C 196 MC producido por Intel Corporation e producido por Motorola Company. MP 16 e PI C 16 C 73 producidos por Mi-CRO Chip Company, etc. Estes ordenadores de chip único teñen múltiples xeradores PWM e poden establecer os brazos da ponte superior e superior. Durante o tempo morto, use os 80 C 196 MC da compañía Intel para realizar o circuíto de saída de onda senoidal, 80 C 196 MC para completar a xeración de sinal de onda senoidal e detectar a tensión de saída de CA para lograr a estabilización de tensión.
Selección de dispositivos de enerxía no circuíto principal do inversor
A elección dos principais compoñentes de potencia doinversoré moi importante. Actualmente, os compoñentes de potencia máis empregados inclúen transistores de potencia de Darlington (BJT), transistores de efecto de campo de potencia (MOS-F ET), transistores de porta illados (IGB). T) e Tiristor de desactivación (GTO), etc., os dispositivos máis empregados en sistemas de baixa tensión de pequena capacidade son MOS FET, porque MOS FET ten unha caída de tensión máis baixa e maior a frecuencia de conmutación de IG BT úsase xeralmente en sistemas de alta tensión e de gran capacidade. Isto débese a que a resistencia no estado de MOS FET aumenta co aumento da tensión, e IG BT está en sistemas de capacidade media ocupa unha maior vantaxe, mentres que nos sistemas de capacidade super-grande (por encima dos 100 kVA), os GTO son xeralmente como compoñentes de potencia.
Tempo de publicación: outubro-21-2021
