Šiuo metu Kinijos fotovoltinės energijos gamybos sistema daugiausia yra nuolatinės srovės sistema, skirta įkrauti saulės baterijos generuojamą elektros energiją, o baterija tiesiogiai tiekia maitinimą apkrovai. Pavyzdžiui, šiaurės vakarų Kinijoje esanti saulės energijos buitinė apšvietimo sistema ir toli nuo tinklo esanti mikrobangų stoties maitinimo sistema yra nuolatinės srovės sistema. Šio tipo sistemos turi paprastą struktūrą ir mažą kainą. Tačiau dėl skirtingų apkrovų nuolatinės srovės įtampų (pvz., 12 V, 24 V, 48 V ir kt.) Sunku pasiekti sistemos standartizavimą ir suderinamumą, ypač civilinei energijai, nes dauguma kintamosios srovės apkrovų naudojamos su nuolatine srove. . Fotovoltiniam energijos tiekimui sunku tiekti elektros energiją, kad ji patektų į rinką kaip prekė. Be to, fotovoltinės energijos gamyba ilgainiui bus prijungta prie tinklo, o tai turi atitikti brandžios rinkos modelį. Ateityje kintamosios srovės fotovoltinės energijos gamybos sistemos taps pagrindine fotovoltinės energijos gamybos srove.
Reikalavimai fotovoltinės energijos generavimo sistemai maitinimui iš inverterio
Fotovoltinės energijos generavimo sistema, naudojanti kintamosios srovės galią, susideda iš keturių dalių: fotovoltinės matricos, įkrovimo ir iškrovimo valdiklio, akumuliatoriaus ir keitiklio (prie tinklo prijungta energijos generavimo sistema paprastai gali taupyti akumuliatorių), o keitiklis yra pagrindinis komponentas. Fotoelektrai kelia aukštesnius reikalavimus keitikliams:
1. Reikalingas didelis efektyvumas. Šiuo metu dėl didelės saulės elementų kainos, siekiant maksimaliai išnaudoti saulės elementus ir pagerinti sistemos efektyvumą, reikia stengtis gerinti inverterio efektyvumą.
2. Reikalingas didelis patikimumas. Šiuo metu fotovoltinės energijos gamybos sistemos daugiausia naudojamos atokiose vietovėse, o daugelis elektrinių yra neprižiūrimos ir prižiūrimos. Tam reikia, kad keitiklis turėtų pagrįstą grandinės struktūrą, griežtą komponentų pasirinkimą ir reikalauti, kad keitiklis veiktų įvairiomis apsaugos funkcijomis, tokiomis kaip įvesties DC poliškumo jungties apsauga, kintamosios srovės išvesties trumpojo jungimo apsauga, perkaitimas, apsauga nuo perkrovos ir kt.
3. Nuolatinės srovės įvesties įtampa turi būti pritaikyta įvairiai. Kadangi akumuliatoriaus gnybtų įtampa kinta priklausomai nuo apkrovos ir saulės šviesos intensyvumo, nors akumuliatorius turi didelę įtaką akumuliatoriaus įtampai, akumuliatoriaus įtampa svyruoja keičiantis likusiai akumuliatoriaus talpai ir vidinei varžai. Ypač kai akumuliatorius sensta, jo gnybtų įtampa labai skiriasi. Pavyzdžiui, 12 V akumuliatoriaus gnybtų įtampa gali svyruoti nuo 10 V iki 16 V. Tam reikia, kad keitiklis veiktų esant didesnei nuolatinei srovei Užtikrinti normalų veikimą įėjimo įtampos diapazone ir kintamosios srovės išėjimo įtampos stabilumą.
4. Vidutinio ir didelio galingumo fotovoltinės energijos gamybos sistemose keitiklio maitinimo šaltinio išvestis turėtų būti sinusinė banga su mažesniu iškraipymu. Taip yra todėl, kad vidutinės ir didelės talpos sistemose, jei naudojama kvadratinės bangos galia, išėjime bus daugiau harmoninių komponentų, o didesnės harmonikos generuos papildomus nuostolius. Daugelis fotovoltinių elektros energijos gamybos sistemų yra pakrautos ryšių arba prietaisų įranga. Įrangai keliami aukštesni reikalavimai elektros tinklo kokybei. Kai vidutinės ir didelės galios fotovoltinės energijos gamybos sistemos yra prijungtos prie tinklo, siekiant išvengti elektros taršos viešajame tinkle, keitiklis taip pat turi išvesti sinusinės bangos srovę.
Inverteris nuolatinę srovę paverčia kintamąja srove. Jei nuolatinės srovės įtampa žema, ji padidinama kintamosios srovės transformatoriumi, kad būtų gauta standartinė kintamosios srovės įtampa ir dažnis. Didelės talpos inverteriams dėl didelės nuolatinės srovės magistralės įtampos kintamosios srovės išėjimui paprastai nereikia transformatoriaus, kad įtampa būtų padidinta iki 220 V. Vidutinio ir mažo galingumo keitikliuose nuolatinės srovės įtampa yra santykinai žema, pvz., 12 V, o 24 V atveju turi būti suprojektuota padidinimo grandinė. Vidutinės ir mažos talpos keitikliai paprastai apima stumiamųjų keitiklių grandines, viso tilto keitiklių grandines ir aukšto dažnio padidinimo keitiklių grandines. Push-pull grandinės jungia nulinį stiprinimo transformatoriaus kištuką prie teigiamo maitinimo šaltinio ir du maitinimo vamzdžius kintamos darbo, išėjimo kintamosios srovės galia, nes galios tranzistoriai prijungti prie bendro įžeminimo, pavaros ir valdymo grandinės yra paprastos, o transformatorius turi tam tikrą nuotėkio induktyvumą, jis gali apriboti trumpojo jungimo srovę, taip pagerindamas grandinės patikimumą. Trūkumas yra tas, kad transformatoriaus panaudojimas yra mažas, o gebėjimas valdyti indukcines apkrovas yra prastas.
Viso tilto keitiklio grandinė pašalina stūmimo ir traukimo grandinės trūkumus. Galios tranzistorius reguliuoja išėjimo impulso plotį ir atitinkamai keičiasi efektyvi išėjimo kintamosios srovės įtampos vertė. Kadangi grandinė turi laisvos eigos kilpą, net esant indukcinėms apkrovoms, išėjimo įtampos bangos forma nebus iškraipyta. Šios grandinės trūkumas yra tas, kad viršutinės ir apatinės svirties galios tranzistoriai nesidalina įžeminimu, todėl reikia naudoti specialią pavaros grandinę arba izoliuotą maitinimo šaltinį. Be to, siekiant išvengti bendro viršutinės ir apatinės tilto svirties laidumo, grandinė turi būti suprojektuota taip, kad ją būtų galima išjungti ir tada įjungti, tai yra, turi būti nustatytas negyvas laikas, o grandinės struktūra yra sudėtingesnė.
Stūmimo grandinės ir pilno tilto grandinės išvestis turi pridėti pakopinį transformatorių. Kadangi pakopinis transformatorius yra didelio dydžio, mažo efektyvumo ir brangesnis, tobulėjant galios elektronikai ir mikroelektronikos technologijoms, aukšto dažnio padidinimo konversijos technologija naudojama atvirkštiniam greičiui pasiekti. Jis gali realizuoti didelio galios tankio keitiklį. Šios keitiklio grandinės priekinės pakopos padidinimo grandinė turi stūmimo struktūrą, tačiau darbinis dažnis yra didesnis nei 20 kHz. Stiprinimo transformatorius naudoja aukšto dažnio magnetinę šerdies medžiagą, todėl yra mažo dydžio ir lengvo. Po aukšto dažnio inversijos ji paverčiama aukšto dažnio kintamąja srove per aukšto dažnio transformatorių, o tada per aukšto dažnio lygintuvo filtro grandinę gaunama aukštos įtampos nuolatinė srovė (paprastai virš 300 V), o po to apverčiama per galios dažnio keitiklio grandinė.
Naudojant šią grandinės struktūrą, keitiklio galia labai pagerėja, atitinkamai sumažėja keitiklio tuščiosios eigos nuostoliai ir pagerėja efektyvumas. Grandinės trūkumas yra tas, kad grandinė yra sudėtinga, o patikimumas yra mažesnis nei pirmiau minėtų dviejų grandinių.
Inverterio grandinės valdymo grandinė
Visos aukščiau paminėtų keitiklių pagrindinės grandinės turi būti realizuojamos valdymo grandine. Paprastai yra du valdymo metodai: kvadratinė banga ir teigiama bei silpnoji banga. Inverterio maitinimo grandinė su kvadratinės bangos išvestimi yra paprasta, nebrangi, bet mažo efektyvumo ir daug harmoninių komponentų. . Sinusinės bangos išėjimas yra keitiklių vystymosi tendencija. Tobulėjant mikroelektronikos technologijoms, atsirado ir mikroprocesoriai su PWM funkcijomis. Todėl sinusinės bangos išvesties inverterių technologija subrendo.
1. Inverteriai su kvadratinės bangos išėjimu šiuo metu dažniausiai naudoja impulsų pločio moduliavimo integrinius grandynus, tokius kaip SG 3 525, TL 494 ir pan. Praktika įrodė, kad naudojant SG3525 integrinius grandynus ir galios FET kaip perjungimo galios komponentus galima pasiekti santykinai aukštą keitiklių našumą ir kainą. Kadangi SG3525 turi galimybę tiesiogiai valdyti galios FET galimybes ir turi vidinį atskaitos šaltinį bei operacinį stiprintuvą ir apsaugos nuo žemos įtampos funkciją, todėl jo periferinė grandinė yra labai paprasta.
2. Inverterio valdymo integrinis grandynas su sinusinės bangos išėjimu, keitiklio su sinusinės bangos išėjimu valdymo grandinė gali būti valdoma mikroprocesoriumi, pvz., 80 C 196 MC, kurį gamina INTEL Corporation ir gamina Motorola Company. MP 16 ir PI C 16 C 73, kuriuos gamina MI-CRO CHIP Company ir kt. Šie vieno lusto kompiuteriai turi kelis PWM generatorius ir gali nustatyti viršutinę ir viršutinę tilto svirtis. Per negyvą laiką naudokite INTEL kompanijos 80 C 196 MC sinusinės bangos išvesties grandinei, 80 C 196 MC, kad užbaigtumėte sinusinės bangos signalo generavimą, ir nustatykite kintamosios srovės išėjimo įtampą, kad pasiektumėte įtampos stabilizavimą.
Maitinimo įrenginių pasirinkimas keitiklio pagrindinėje grandinėje
Pagrindinių galios komponentų pasirinkimasinverterisyra labai svarbu. Šiuo metu dažniausiai naudojami galios komponentai yra Darlingtono galios tranzistoriai (BJT), galios lauko tranzistoriai (MOS-F ET), izoliuotų vartų tranzistoriai (IGB). T) ir išjungimo tiristorius (GTO) ir tt, mažos talpos žemos įtampos sistemose dažniausiai naudojami įrenginiai yra MOS FET, nes MOS FET yra mažesnis įjungimo įtampos kritimas ir didesnis. IG BT perjungimo dažnis paprastai yra naudojamas aukštos įtampos ir didelės talpos sistemose. Taip yra todėl, kad didėjant įtampai didėja MOS FET atsparumas įjungtam būsenai, o IG BT yra vidutinės talpos sistemose turi didesnį pranašumą, o ypač didelės talpos (virš 100 kVA) sistemose dažniausiai naudojami GTO. kaip galios komponentai.
Paskelbimo laikas: 2021-10-21
