Во моментов, фотоволтаичниот систем за производство на енергија во Кина е главно DC систем, кој треба да ја полни електричната енергија генерирана од сончевата батерија, а батеријата директно снабдува енергија со товарот. На пример, соларниот систем за осветлување во домаќинствата во северозападна Кина и системот за напојување со микробранови станици далеку од мрежата се сите DC системи. Овој тип на систем има едноставна структура и ниска цена. Сепак, поради различните DC напони на оптоварувањето (како што се 12V, 24V, 48V, итн.), тешко е да се постигне стандардизација и компатибилност на системот, особено за цивилна енергија, бидејќи повеќето од AC оптоварувањата се користат со DC енергија. Тешко е фотоволтаичниот извор на енергија да обезбеди електрична енергија да влезе на пазарот како стока. Покрај тоа, фотоволтаичниот систем за производство на енергија на крајот ќе постигне работа поврзана со мрежа, што мора да усвои зрел пазарен модел. Во иднина, фотоволтаичните системи за производство на енергија со AC ќе станат мејнстрим на фотоволтаичниот систем за производство на енергија.
Барања на фотоволтаичен систем за производство на енергија за напојување со инвертер
Фотоволтаичниот систем за производство на енергија што користи наизменична струја се состои од четири дела: фотоволтаичен панел, контролер за полнење и празнење, батерија и инвертер (системот за производство на енергија поврзан со мрежата генерално може да ја заштеди батеријата), а инверторот е клучната компонента. Фотоволтаичните системи имаат повисоки барања за инвертери:
1. Потребна е висока ефикасност. Поради високата цена на сончевите ќелии во моментов, со цел да се максимизира употребата на сончевите ќелии и да се подобри ефикасноста на системот, потребно е да се обидеме да ја подобриме ефикасноста на инверторот.
2. Потребна е висока сигурност. Во моментов, фотоволтаичните системи за производство на енергија главно се користат во оддалечени области, а многу електрани се без надзор и одржуваат. Ова бара инверторот да има разумна структура на колото, строг избор на компоненти и бара инверторот да има различни заштитни функции, како што се заштита од поврзување на поларитет на влезот на еднонасочна струја, заштита од краток спој на излезот на наизменична струја, заштита од преоптоварување итн.
3. Влезниот напон на еднонасочна струја (DC) треба да има широк опсег на прилагодување. Бидејќи напонот на терминалите на батеријата се менува со оптоварувањето и интензитетот на сончевата светлина, иако батеријата има важен ефект врз напонот на батеријата, напонот на батеријата флуктуира со промената на преостанатиот капацитет и внатрешниот отпор на батеријата. Особено кога батеријата старее, нејзиниот напон на терминалите варира многу. На пример, напонот на терминалите на батерија од 12 V може да варира од 10 V до 16 V. Ова бара инверторот да работи на поголем еднонасочен напон. Обезбедува нормално работење во рамките на опсегот на влезен напон и обезбедува стабилност на излезниот напон на наизменична струја.
4. Во фотоволтаични системи за производство на енергија со среден и голем капацитет, излезот од напојувањето на инверторот треба да биде синусоиден бран со помало изобличување. Ова е затоа што во системи со среден и голем капацитет, ако се користи моќност со квадратен бран, излезот ќе содржи повеќе хармонични компоненти, а повисоките хармоници ќе генерираат дополнителни загуби. Многу фотоволтаични системи за производство на енергија се оптоварени со комуникациска или инструментална опрема. Опремата има повисоки барања за квалитетот на електричната мрежа. Кога фотоволтаичните системи за производство на енергија со среден и голем капацитет се поврзани на мрежата, за да се избегне загадување на електричната енергија со јавната мрежа, инверторот е должен да произведува и синусоиден бранова струја.
Инверторот ја претвора еднонасочната струја во наизменична струја. Ако напонот на еднонасочната струја е низок, тој се засилува со трансформатор на наизменична струја за да се добие стандарден напон и фреквенција на наизменична струја. За инвертери со голем капацитет, поради високиот напон на еднонасочната шина, излезот на наизменична струја генерално не бара трансформатор за зголемување на напонот на 220V. Кај инвертерите со среден и мал капацитет, еднонасочниот напон е релативно низок, како на пример 12V. За 24V, мора да се дизајнира коло за засилување. Инвертерите со среден и мал капацитет генерално вклучуваат кола за инвертер со притискање-влечење, кола за инвертер со целосен мост и кола за инвертер со високофреквентен засилувач. Колата со притискање-влечење го поврзуваат неутралниот приклучок на трансформаторот за засилување со позитивното напојување и две цевки за напојување наизменична работа, излез на наизменична струја, бидејќи транзисторите за напојување се поврзани со заедничката земја, погонските и контролните кола се едноставни, а бидејќи трансформаторот има одредена индуктивност на истекување, може да ја ограничи струјата на краток спој, со што се подобрува сигурноста на колото. Недостаток е што искористеноста на трансформаторот е мала, а способноста за управување со индуктивни товари е слаба.
Колото на инверторот со целосен мост ги надминува недостатоците на колото push-pull. Моќниот транзистор ја прилагодува ширината на излезниот импулс, а ефективната вредност на излезниот AC напон се менува соодветно. Бидејќи колото има јамка на слободно движење, дури и за индуктивни оптоварувања, брановата форма на излезниот напон нема да биде искривена. Недостаток на ова коло е што моќните транзистори на горните и долните краци не ја делат земјата, па затоа мора да се користи наменско коло за погон или изолирано напојување. Покрај тоа, за да се спречи заедничката спроводливост на горните и долните краци на мостот, колото мора да биде дизајнирано да се исклучува, а потоа да се вклучува, односно да се постави мртво време, а структурата на колото е посложена.
Излезот на колото push-pull и колото со целосен мост мора да додаде трансформатор за зголемување на напонот. Бидејќи трансформаторот за зголемување на напонот е голем по големина, со ниска ефикасност и поскап, со развојот на технологијата за енергетска електроника и микроелектроника, технологијата за конверзија на зголемување на напонот со висока фреквенција се користи за да се постигне обратна струја. Може да се реализира инвертер со висока густина на моќност. Колото за зголемување на напонот во предниот дел на ова коло на инверторот користи структура за зголемување на напонот, но работната фреквенција е над 20KHz. Трансформаторот за зголемување на напонот користи материјал од високофреквентно магнетно јадро, па затоа е мал по големина и лесен по тежина. По инверзијата со висока фреквенција, се претвора во високофреквентна наизменична струја преку високофреквентен трансформатор, а потоа високонапонска еднонасочна струја (обично над 300V) се добива преку коло на филтер за исправувач со висока фреквенција, а потоа се инвертира преку коло на инвертор на енергетска фреквенција.
Со оваа структура на колото, моќноста на инверторот е значително подобрена, загубата на електрична енергија без оптоварување на инверторот е соодветно намалена, а ефикасноста е подобрена. Недостаток на колото е што е комплицирано и сигурноста е помала од горенаведените две кола.
Контролно коло на инвертерското коло
Главните кола на горенаведените инвертори треба да се реализираат преку контролно коло. Општо земено, постојат два методи на контрола: квадратен бран и позитивен и слаб бран. Колото за напојување на инверторот со квадратен бранов излез е едноставно, евтино, но ниско ефикасно и со големи хармонични компоненти. Синусоидалниот излез е тренд во развојот на инвертерите. Со развојот на микроелектронската технологија, се појавија и микропроцесори со PWM функции. Затоа, технологијата на инверторот за синусоидален излез е созреана.
1. Инверторите со квадратен бранов излез во моментов најчесто користат интегрирани кола со модулација на ширина на пулсот, како што се SG 3 525, TL 494 и така натаму. Праксата покажа дека употребата на интегрирани кола SG3525 и употребата на енергетски FET-ови како прекинувачки компоненти за енергетска моќност може да постигне релативно високи перформанси и цена на инверторите. Бидејќи SG3525 има можност директно да управува со енергетски FET-ови и има внатрешен референтен извор и оперативен засилувач, како и функција за заштита од поднапон, неговото периферно коло е многу едноставно.
2. Контролното коло на инверторот со синусоиден излез, контролното коло на инверторот со синусоиден излез може да се контролира од микропроцесор, како што е 80 C 196 MC произведен од INTEL Corporation и произведен од Motorola Company, MP 16 и PI C 16 C 73 произведени од MICRO CHIP Company, итн. Овие едночипни компјутери имаат повеќе PWM генератори и можат да ги постават горните и горните мостови. За време на мртвото време, користете го 80 C 196 MC на INTEL за да го реализирате синусоидалното излезно коло, 80 C 196 MC за да го завршите генерирањето на синусоидалниот сигнал и да го детектирате AC излезниот напон за да постигнете стабилизација на напонот.
Избор на енергетски уреди во главното коло на инверторот
Изборот на главните компоненти за напојување наинвертере многу важно. Во моментов, најчесто користените компоненти за напојување вклучуваат Darlington транзистори за напојување (BJT), транзистори со ефект на поле на напојување (MOS-F ET), изолирани портни транзистори (IGB). T) и тиристор за исклучување (GTO), итн., најчесто користените уреди во нисконапонски системи со мал капацитет се MOS FET, бидејќи MOS FET има помал пад на напон во состојба на вклучување и поголем. Фреквенцијата на вклучување на IG BT генерално се користи во системи со висок напон и голем капацитет. Ова е затоа што отпорот во состојба на вклучување на MOS FET се зголемува со зголемувањето на напонот, а IG BT зафаќа поголема предност во системи со среден капацитет, додека во системи со супер голем капацитет (над 100 kVA), GTO генерално се користат како компоненти за напојување.
Време на објавување: 21 октомври 2021 година
