Trenutno, kineski fotonaponski sistem za proizvodnju energije je uglavnom DC sistem, koji treba da puni električnu energiju koju generiše solarna baterija, a baterija direktno napaja napajanje. Na primjer, sistem solarne rasvjete u domaćinstvu u sjeverozapadnoj Kini i sistem napajanja mikrovalne stanice daleko od mreže su DC sistemi. Ovaj tip sistema ima jednostavnu strukturu i nisku cijenu. Međutim, zbog različitih istosmjernih napona opterećenja (kao što su 12V, 24V, 48V, itd.), teško je postići standardizaciju i kompatibilnost sistema, posebno za civilno napajanje, jer se većina AC opterećenja koristi sa istosmjernim napajanjem. . Teško je fotonaponskom opskrbi električnom energijom da uđe na tržište kao roba. Osim toga, fotonaponska proizvodnja električne energije će na kraju postići rad povezan s mrežom, koji mora usvojiti zreli tržišni model. U budućnosti će fotonaponski sistemi za proizvodnju električne energije naizmjeničnom strujom postati glavni tok fotonaponske proizvodnje energije.
Zahtjevi fotonaponskog sistema za proizvodnju energije za invertersko napajanje
Fotonaponski sistem za proizvodnju energije koji koristi izlaz naizmenične struje sastoji se od četiri dela: fotonaponskog niza, kontrolera punjenja i pražnjenja, baterije i invertera (sistem za proizvodnju električne energije povezan na mrežu generalno može da uštedi bateriju), a inverter je ključna komponenta. Fotonapon ima veće zahtjeve za pretvarače:
1. Potrebna je visoka efikasnost. Zbog visoke cijene solarnih ćelija trenutno, kako bi se maksimizirala upotreba solarnih ćelija i poboljšala efikasnost sistema, potrebno je pokušati poboljšati efikasnost invertera.
2. Potrebna je visoka pouzdanost. Trenutno se fotonaponski sistemi za proizvodnju energije uglavnom koriste u udaljenim područjima, a mnoge elektrane su bez nadzora i održavane. Ovo zahtijeva da pretvarač ima razumnu strukturu kola, strogu selekciju komponenti i zahtijeva da pretvarač ima različite zaštitne funkcije, kao što je zaštita ulaznog DC polariteta, zaštita od kratkog spoja na izlazu AC, pregrijavanje, zaštita od preopterećenja itd.
3. DC ulazni napon je potreban da bi imao širok raspon prilagođavanja. Budući da se napon na terminalu baterije mijenja sa opterećenjem i intenzitetom sunčeve svjetlosti, iako baterija ima važan utjecaj na napon baterije, napon baterije varira s promjenom preostalog kapaciteta baterije i unutrašnjeg otpora. Naročito kada baterija stari, njen napon na terminalu uvelike varira. Na primjer, terminalni napon baterije od 12 V može varirati od 10 V do 16 V. Ovo zahtijeva da pretvarač radi na većoj istosmjernoj struji. Osigurajte normalan rad unutar raspona ulaznog napona i osigurajte stabilnost izlaznog napona AC.
4. U fotonaponskim sistemima za proizvodnju energije srednjeg i velikog kapaciteta, izlaz invertorskog napajanja trebao bi biti sinusni val sa manje izobličenja. To je zato što će u sistemima srednjeg i velikog kapaciteta, ako se koristi snaga pravokutnog vala, izlaz će sadržavati više harmonijskih komponenti, a viši harmonici će generirati dodatne gubitke. Mnogi fotonaponski sistemi za proizvodnju energije opterećeni su komunikacijskom ili instrumentacijskom opremom. Oprema ima veće zahtjeve za kvalitetom električne mreže. Kada su fotonaponski sistemi za proizvodnju električne energije srednjeg i velikog kapaciteta priključeni na mrežu, kako bi se izbjeglo zagađenje električnom energijom sa javnom mrežom, inverter je također potreban da proizvodi struju sinusnog vala.
Inverter pretvara jednosmjernu struju u naizmjeničnu struju. Ako je napon istosmjerne struje nizak, on se pojačava transformatorom naizmjenične struje kako bi se dobio standardni napon i frekvencija naizmjenične struje. Za pretvarače velikog kapaciteta, zbog visokog napona istosmjerne sabirnice, AC izlaz općenito ne treba transformator za povećanje napona na 220V. U pretvaračima srednjeg i malog kapaciteta, istosmjerni napon je relativno nizak, kao što je 12V. Za 24V, potrebno je projektirati pojačano kolo. Invertori srednjeg i malog kapaciteta općenito uključuju push-pull inverterske krugove, inverterske krugove s punim mostom i visokofrekventne inverterske krugove za pojačavanje. Push-pull kola povezuju neutralni utikač pojačanog transformatora na pozitivno napajanje, a dvije strujne cijevi Naizmjenični rad, izlazna izmjenična struja, jer su energetski tranzistori spojeni na zajedničku masu, pogonski i upravljački krugovi su jednostavni, i zato što transformator ima određenu induktivnost curenja, može ograničiti struju kratkog spoja, čime se poboljšava pouzdanost kola. Nedostatak je što je iskorištenje transformatora nisko i sposobnost pokretanja induktivnih opterećenja slaba.
Invertersko kolo sa punim mostom prevazilazi nedostatke push-pull kola. Tranzistor snage podešava širinu izlaznog impulsa, a efektivna vrijednost izlaznog naizmjeničnog napona se mijenja u skladu s tim. Budući da krug ima petlju slobodnog hoda, čak i za induktivna opterećenja, valni oblik izlaznog napona neće biti izobličen. Nedostatak ovog kola je što tranzistori snage gornjeg i donjeg kraka ne dijele masu, pa se mora koristiti namjenski pogonski krug ili izolirano napajanje. Osim toga, kako bi se spriječilo zajedničko provođenje gornjeg i donjeg kraka mosta, potrebno je projektirati strujni krug koji će se isključiti, a zatim uključiti, odnosno postaviti mrtvo vrijeme, a struktura kola je složenija.
Na izlazu push-pull kola i punog mosta mora se dodati pojačani transformator. Budući da je pojačani transformator velike veličine, niske efikasnosti i skuplji, s razvojem energetske elektronike i tehnologije mikroelektronike, koristi se visokofrekventna tehnologija pretvorbe za povećanje brzine. Može ostvariti inverter velike gustoće snage. Kolo za pojačanje prednjeg stupnja ovog inverterskog kruga usvaja push-pull strukturu, ali radna frekvencija je iznad 20KHz. Pojačavajući transformator koristi visokofrekventni materijal magnetnog jezgra, tako da je male veličine i male težine. Nakon visokofrekventne inverzije, ona se pretvara u visokofrekventnu naizmjeničnu struju kroz visokofrekventni transformator, a zatim se istosmjerna struja visokog napona (obično iznad 300V) dobije kroz visokofrekventni ispravljački filter, a zatim se invertuje kroz strujni krug pretvarača frekvencije.
Sa ovom strukturom strujnog kruga, snaga pretvarača je znatno poboljšana, gubitak bez opterećenja pretvarača je na odgovarajući način smanjen, a efikasnost je poboljšana. Nedostatak sklopa je što je sklop kompliciran i pouzdanost je niža od gornja dva kruga.
Upravljački krug inverterskog kruga
Svi glavni krugovi gore navedenih pretvarača moraju biti realizovani pomoću upravljačkog kruga. Generalno, postoje dvije metode kontrole: kvadratni val i pozitivan i slab val. Krug napajanja invertera sa izlazom pravougaonog talasa je jednostavan, jeftin, ali niske efikasnosti i velike harmonijske komponente. . Izlaz sinusnog vala je trend razvoja invertera. Sa razvojem tehnologije mikroelektronike, pojavili su se i mikroprocesori sa PWM funkcijama. Stoga je inverterska tehnologija za izlazni sinusni val sazrela.
1. Invertori s pravokutnim izlazom trenutno uglavnom koriste integrirana kola za modulaciju širine impulsa, kao što su SG 3 525, TL 494 i tako dalje. Praksa je dokazala da se upotrebom integriranih kola SG3525 i korištenjem energetskih FET-ova kao sklopnih energetskih komponenti mogu postići relativno visoke performanse i cijena pretvarača. Budući da SG3525 ima mogućnost direktnog pokretanja FET-ova snage i ima interni referentni izvor i operativno pojačalo i funkciju zaštite od podnapona, tako da je njegovo periferno kolo vrlo jednostavno.
2. Integrisano kolo za upravljanje inverterom sa sinusnim izlazom, upravljačko kolo pretvarača sa sinusnim izlazom može se kontrolisati pomoću mikroprocesora, kao što je 80 C 196 MC koji proizvodi INTEL Corporation, a proizvodi kompanija Motorola. MP 16 i PI C 16 C 73 koje proizvodi MI-CRO CHIP Company, itd. Ovi računari sa jednim čipom imaju više PWM generatora, i mogu postaviti gornji i gornji krak mosta. Tokom mrtvog vremena, koristite 80 C 196 MC kompanije INTEL da realizujete izlazno kolo sinusnog talasa, 80 C 196 MC da završite generisanje sinusnog signala i detektujte izlazni napon naizmenične struje da biste postigli stabilizaciju napona.
Izbor energetskih uređaja u glavnom krugu pretvarača
Izbor glavnih energetskih komponentiinverterje veoma važno. Trenutno, najčešće korišćene komponente napajanja uključuju Darlington tranzistore snage (BJT), tranzistore sa efektom polja snage (MOS-F ET), tranzistore sa izolovanim vratima (IGB). T) i tiristor za isključivanje (GTO) itd., najčešće korišteni uređaji u niskonaponskim sistemima malog kapaciteta su MOS FET, jer MOS FET ima manji pad napona u uključenom stanju i veći. Frekvencija prebacivanja IG BT je općenito koristi se u sistemima visokog napona i velikog kapaciteta. To je zato što se otpor MOS FET-a u uključenom stanju povećava sa povećanjem napona, a IG BT u sistemima srednjeg kapaciteta zauzima veću prednost, dok se u sistemima super velikog kapaciteta (iznad 100 kVA) generalno koriste GTO-ovi. kao komponente napajanja.
Vrijeme objave: 21.10.2021
