Allo stato attuale, il sistema di generazione di energia fotovoltaica cinese è principalmente un sistema CC, che carica l'energia elettrica generata dalla batteria solare e la batteria fornisce direttamente energia al carico. Ad esempio, il sistema di illuminazione per la casa solare nella Cina nord -occidentale e il sistema di alimentazione della stazione a microonde lontano dalla rete sono tutti sistema DC. Questo tipo di sistema ha una struttura semplice e un basso costo. Tuttavia, a causa delle diverse tensioni CC di carico (come 12V, 24 V, 48 V, ecc.), È difficile ottenere standardizzazione e compatibilità del sistema, in particolare per la potenza civile, poiché la maggior parte dei carichi CA vengono utilizzati con la potenza DC. È difficile per l'alimentazione fotovoltaica fornire elettricità per entrare nel mercato come merce. Inoltre, la generazione di energia fotovoltaica raggiungerà infine un funzionamento connesso alla griglia, che deve adottare un modello di mercato maturo. In futuro, i sistemi di generazione di energia fotovoltaica AC diventeranno il mainstream della generazione di energia fotovoltaica.
I requisiti del sistema di generazione di energia fotovoltaica per l'alimentazione inverter
Il sistema di generazione di energia fotovoltaica che utilizza l'uscita di alimentazione CA è costituito da quattro parti: array fotovoltaico, controller di carica e scarica, batteria e inverter (il sistema di generazione di alimentazione connesso alla griglia può generalmente salvare la batteria) e l'inverter è il componente chiave. Il fotovoltaico ha requisiti più elevati per gli inverter:
1. È richiesta un'alta efficienza. A causa dell'elevato prezzo delle celle solari al momento, al fine di massimizzare l'uso di celle solari e migliorare l'efficienza del sistema, è necessario cercare di migliorare l'efficienza dell'inverter.
2. È richiesta un'alta affidabilità. Al momento, i sistemi di generazione di energia fotovoltaica sono utilizzati principalmente in aree remote e molte centrali elettriche sono incustoditi e mantenute. Ciò richiede che l'inverter abbia una struttura a circuito ragionevole, una rigorosa selezione dei componenti e richiede che l'inverter abbia varie funzioni di protezione, come la protezione della connessione della polarità DC in ingresso, la protezione del corto circuito in uscita CA, il surriscaldamento, la protezione del sovraccarico, ecc.
3. La tensione di ingresso CC è necessaria per avere una vasta gamma di adattamenti. Poiché la tensione terminale della batteria cambia con il carico e l'intensità della luce solare, sebbene la batteria abbia un effetto importante sulla tensione della batteria, la tensione della batteria oscilla con la variazione della capacità rimanente della batteria e della resistenza interna. Soprattutto quando la batteria è invecchiata, la sua tensione terminale varia ampiamente. Ad esempio, la tensione del terminale di una batteria da 12 V può variare da 10 V a 16 V. Ciò richiede che l'inverter funzionasse a una DC più grande garantisce un funzionamento normale all'interno dell'intervallo di tensione di ingresso e garantire la stabilità della tensione di uscita CA.
4. Nei sistemi di generazione di energia fotovoltaica di media e grande capacità, l'output dell'alimentazione dell'inverter dovrebbe essere un'onda sinusoidale con meno distorsione. Questo perché nei sistemi di media e grande capacità, se viene utilizzata la potenza delle onde quadrate, l'output conterrà più componenti armonici e le armoniche più elevate genereranno perdite aggiuntive. Molti sistemi di generazione di energia fotovoltaica sono caricati con apparecchiature di comunicazione o strumentazione. L'attrezzatura ha requisiti più elevati sulla qualità della rete elettrica. Quando i sistemi di generazione di energia fotovoltaica di media e grande capacità sono collegati alla griglia, al fine di evitare l'inquinamento da energia con la griglia pubblica, l'inverter è necessario anche per produrre una corrente di onda sinusoidale.
L'inverter converte la corrente continua in corrente alternata. Se la tensione di corrente continua è bassa, viene potenziata da un trasformatore di corrente alternato per ottenere una tensione e una frequenza di corrente alterni standard. Per gli inverter di grande capacità, a causa dell'elevata tensione del bus CC, l'uscita CA generalmente non ha bisogno di un trasformatore per aumentare la tensione a 220 V. Negli inverter di media e piccola capacità, la tensione CC è relativamente bassa, come 12 V, per 24 V, è necessario progettare un circuito di boost. Gli inverter di media e piccola capacità includono generalmente circuiti inverter push-pull, circuiti di inverter a ponte pieno e circuiti inverter per boost ad alta frequenza. I circuiti push-pull collegano il tappo neutro del trasformatore di boost all'alimentazione positiva e due tubi di alimentazione alternano il lavoro, la potenza CA di uscita, poiché i transistor di potenza sono collegati al terreno comune, i circuiti di azionamento e controllo sono semplici e poiché il trasformatore ha una certa indotta di perdite, può limitare la corrente a circuito corto, migliorando così l'affidabilità del circuito. Lo svantaggio è che l'utilizzo del trasformatore è basso e la capacità di guidare carichi induttivi è scarsa.
Il circuito dell'inverter a ponte pieno supera le carenze del circuito push-pull. Il transistor di potenza regola la larghezza dell'impulso di uscita e il valore effettivo della tensione CA di uscita cambia di conseguenza. Poiché il circuito ha un ciclo a ruota libera, anche per carichi induttivi, la forma d'onda di tensione di uscita non sarà distorta. Lo svantaggio di questo circuito è che i transistor di potenza dei bracci superiori e inferiori non condividono il terreno, quindi è necessario utilizzare un circuito di azionamento dedicato o un alimentatore isolato. Inoltre, al fine di prevenire la conduzione comune dei bracci del ponte superiore e inferiore, un circuito deve essere progettato per essere disattivato e poi acceso, ovvero un tempo morto deve essere impostato e la struttura del circuito è più complicata.
L'uscita del circuito push-pull e del circuito a ponte pieno deve aggiungere un trasformatore step-up. Poiché il trasformatore step-up è di dimensioni elevate, a basso contenuto di efficienza e più costoso, con lo sviluppo di elettronica di potenza e tecnologia di microelettronica, viene utilizzata la tecnologia di conversione ad alta frequenza per ottenere un invertitore ad alta densità di potenza. Il circuito di boost dello stadio frontale di questo circuito inverter adotta la struttura push-pull, ma la frequenza di lavoro è superiore a 20kHz. Il trasformatore Boost adotta materiale magnetico ad alta frequenza, quindi è di dimensioni ridotte e di peso. Dopo l'inversione ad alta frequenza, viene convertita in corrente alternata ad alta frequenza attraverso un trasformatore ad alta frequenza, quindi la corrente continua ad alta tensione (generalmente superiore a 300 V) viene ottenuta attraverso un circuito di filtro ad alta frequenza, quindi invertita attraverso un circuito di inverter in frequenza di potenza.
Con questa struttura del circuito, la potenza dell'inverter è notevolmente migliorata, la perdita di inverter dell'inverter viene corrispondentemente ridotta e l'efficienza è migliorata. Lo svantaggio del circuito è che il circuito è complicato e l'affidabilità è inferiore ai due circuiti sopra.
Circuito di controllo del circuito dell'inverter
I circuiti principali degli inverter sopra menzionati devono essere realizzati da un circuito di controllo. Generalmente, ci sono due metodi di controllo: onda quadrata e onda positiva e debole. Il circuito di alimentazione inverter con uscita a onde quadrate è semplice, a basso costo, ma a basso contenuto di efficienza e di componenti armonici. . L'output di onde sinusoidali è la tendenza di sviluppo degli inverter. Con lo sviluppo della tecnologia di microelettronica, sono usciti anche i microprocessori con funzioni PWM. Pertanto, la tecnologia Inverter per l'uscita delle onde sinusoidali è maturata.
1. Gli inverter con uscita d'onda quadra attualmente utilizzano principalmente circuiti integrati di modulazione della larghezza di impulsi, come SG 3 525, TL 494 e così via. La pratica ha dimostrato che l'uso di circuiti integrati SG3525 e l'uso di FET di alimentazione come componenti di alimentazione di commutazione possono ottenere inverter di prestazioni e prezzi relativamente elevate. Poiché SG3525 ha la capacità di guidare direttamente la funzionalità di potenza di potenza e ha una sorgente di riferimento interna e l'amplificatore operativo e la funzione di protezione della sottotensione, quindi il suo circuito periferico è molto semplice.
2. Il circuito integrato di controllo dell'inverter con uscita onde sinusoidale, il circuito di controllo dell'inverter con uscita di onde sinusoidali può essere controllato da un microprocessore, come 80 C 196 MC prodotto da Intel Corporation e prodotto da Motorola Company. MP 16 e PI C 16 C 73 Prodotti dalla compagnia di chip Mi-CRO, ecc. Questi computer a chip singolo hanno più generatori di PWM e possono impostare i bracci del ponte superiore e superiore. Durante il tempo morto, utilizzare l'80 C 196 MC della società Intel per realizzare il circuito di uscita delle onde sinusoidali, 80 C 196 MC per completare la generazione del segnale delle onde sinusoidali e rilevare la tensione di uscita AC per ottenere la stabilizzazione della tensione.
Selezione di dispositivi di alimentazione nel circuito principale dell'inverter
La scelta dei principali componenti di potenza delinverterè molto importante. Attualmente, i componenti di potenza più utilizzati includono Transistor di Darlington Power (BJT), Transistor Effect Field Power (MOS-F ET), Transistor GATE isolati (IGB). T) e il tiristore di spegnimento (GTO), ecc., I dispositivi più utilizzati nei sistemi a bassa tensione a piccola capacità sono MOS FET, poiché il FET MOS ha una caduta di tensione sullo stato inferiore e più alta la frequenza di commutazione di Ig BT è generalmente utilizzata nei sistemi ad alta tensione e grande capacità. Questo perché la resistenza allo stato del FET MOS aumenta con l'aumento della tensione e Ig BT è in sistemi di media capacità occupa un vantaggio maggiore, mentre in sistemi super-large-capacità (sopra 100 kVA), gli GTO sono generalmente usati come componenti di potenza.
Tempo post: ottobre-2021
