Προς το παρόν, το φωτοβολταϊκό σύστημα παραγωγής ενέργειας της Κίνας είναι κυρίως ένα σύστημα συνεχούς ρεύματος, το οποίο πρέπει να φορτίζει την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από την ηλιακή μπαταρία και η μπαταρία παρέχει απευθείας ισχύ στο φορτίο. Για παράδειγμα, το ηλιακό σύστημα οικιακού φωτισμού στη βορειοδυτική Κίνα και το σύστημα τροφοδοσίας του σταθμού μικροκυμάτων μακριά από το δίκτυο είναι όλα συστήματα DC. Αυτός ο τύπος συστήματος έχει απλή δομή και χαμηλό κόστος. Ωστόσο, λόγω των διαφορετικών φορτίων DC τάσεων (όπως 12V, 24V, 48V, κ.λπ.), είναι δύσκολο να επιτευχθεί τυποποίηση και συμβατότητα του συστήματος, ειδικά για μη στρατιωτική ισχύ, καθώς τα περισσότερα από τα φορτία AC χρησιμοποιούνται με ισχύ DC . Είναι δύσκολο για το φωτοβολταϊκό τροφοδοτικό να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια για να βγει στην αγορά ως εμπόρευμα. Επιπλέον, η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας θα επιτύχει τελικά λειτουργία συνδεδεμένη με το δίκτυο, η οποία πρέπει να υιοθετήσει ένα ώριμο μοντέλο αγοράς. Στο μέλλον, τα φωτοβολταϊκά συστήματα παραγωγής ενέργειας εναλλασσόμενου ρεύματος θα γίνουν το κύριο ρεύμα της φωτοβολταϊκής παραγωγής ενέργειας.
Οι απαιτήσεις του φωτοβολταϊκού συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για τροφοδοσία inverter
Το φωτοβολταϊκό σύστημα παραγωγής ενέργειας που χρησιμοποιεί έξοδο εναλλασσόμενου ρεύματος αποτελείται από τέσσερα μέρη: φωτοβολταϊκή συστοιχία, ελεγκτής φόρτισης και εκφόρτισης, μπαταρία και μετατροπέα (το σύστημα παραγωγής ενέργειας που συνδέεται με το δίκτυο μπορεί γενικά να εξοικονομήσει την μπαταρία) και ο μετατροπέας είναι το βασικό στοιχείο. Τα φωτοβολταϊκά έχουν υψηλότερες απαιτήσεις για μετατροπείς:
1. Απαιτείται υψηλή απόδοση. Λόγω της υψηλής τιμής των ηλιακών κυψελών επί του παρόντος, προκειμένου να μεγιστοποιηθεί η χρήση των ηλιακών κυψελών και να βελτιωθεί η απόδοση του συστήματος, είναι απαραίτητο να προσπαθήσουμε να βελτιώσουμε την απόδοση του μετατροπέα.
2. Απαιτείται υψηλή αξιοπιστία. Επί του παρόντος, τα φωτοβολταϊκά συστήματα παραγωγής ενέργειας χρησιμοποιούνται κυρίως σε απομακρυσμένες περιοχές και πολλοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής δεν επιτηρούνται και συντηρούνται. Αυτό απαιτεί ο μετατροπέας να έχει μια λογική δομή κυκλώματος, αυστηρή επιλογή εξαρτημάτων και να απαιτεί από τον μετατροπέα να έχει διάφορες λειτουργίες προστασίας, όπως προστασία σύνδεσης πολικότητας DC εισόδου, προστασία βραχυκυκλώματος εξόδου AC, υπερθέρμανση, προστασία υπερφόρτωσης κ.λπ.
3. Η τάση εισόδου DC απαιτείται για να έχει μεγάλο εύρος προσαρμογής. Δεδομένου ότι η τάση τερματικού της μπαταρίας αλλάζει με το φορτίο και την ένταση του ηλιακού φωτός, αν και η μπαταρία έχει σημαντική επίδραση στην τάση της μπαταρίας, η τάση της μπαταρίας κυμαίνεται με την αλλαγή της υπολειπόμενης χωρητικότητας και της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας. Ειδικά όταν η μπαταρία γερνάει, η τάση τερματικού της ποικίλλει πολύ. Για παράδειγμα, η τάση ακροδεκτών μιας μπαταρίας 12 V μπορεί να κυμαίνεται από 10 V έως 16 V. Αυτό απαιτεί από τον μετατροπέα να λειτουργεί σε μεγαλύτερο DC Διασφαλίστε την κανονική λειτουργία εντός του εύρους της τάσης εισόδου και διασφαλίστε τη σταθερότητα της τάσης εξόδου AC.
4. Σε συστήματα παραγωγής ενέργειας φωτοβολταϊκών μεσαίας και μεγάλης χωρητικότητας, η έξοδος του τροφοδοτικού του μετατροπέα πρέπει να είναι ημιτονοειδές κύμα με λιγότερη παραμόρφωση. Αυτό οφείλεται στο ότι σε συστήματα μεσαίας και μεγάλης χωρητικότητας, εάν χρησιμοποιείται τετραγωνική κυματική ισχύς, η έξοδος θα περιέχει περισσότερα αρμονικά στοιχεία και οι υψηλότερες αρμονικές θα δημιουργήσουν πρόσθετες απώλειες. Πολλά φωτοβολταϊκά συστήματα παραγωγής ενέργειας είναι φορτωμένα με εξοπλισμό επικοινωνίας ή οργάνων. Ο εξοπλισμός έχει υψηλότερες απαιτήσεις στην ποιότητα του δικτύου ηλεκτροδότησης. Όταν τα φωτοβολταϊκά συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μεσαίας και μεγάλης χωρητικότητας συνδέονται στο δίκτυο, προκειμένου να αποφευχθεί η ρύπανση της ηλεκτρικής ενέργειας με το δημόσιο δίκτυο, ο μετατροπέας απαιτείται επίσης να εξάγει ρεύμα ημιτονοειδούς κύματος.
Ο μετατροπέας μετατρέπει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο. Εάν η τάση συνεχούς ρεύματος είναι χαμηλή, ενισχύεται από έναν μετασχηματιστή εναλλασσόμενου ρεύματος για να ληφθεί μια τυπική τάση και συχνότητα εναλλασσόμενου ρεύματος. Για μετατροπείς μεγάλης χωρητικότητας, λόγω της υψηλής τάσης διαύλου DC, η έξοδος εναλλασσόμενου ρεύματος γενικά δεν χρειάζεται μετασχηματιστή για να αυξήσει την τάση στα 220 V. Στους μετατροπείς μεσαίας και μικρής χωρητικότητας, η τάση DC είναι σχετικά χαμηλή, όπως 12 V, Για 24 V, πρέπει να σχεδιαστεί ένα κύκλωμα ενίσχυσης. Οι μετατροπείς μεσαίας και μικρής χωρητικότητας περιλαμβάνουν γενικά κυκλώματα μετατροπέα push-pull, κυκλώματα μετατροπέα πλήρους γέφυρας και κυκλώματα μετατροπέα ενίσχυσης υψηλής συχνότητας. Τα κυκλώματα push-pull συνδέουν το ουδέτερο βύσμα του μετασχηματιστή ώθησης στο θετικό τροφοδοτικό και δύο σωλήνες τροφοδοσίας Εναλλακτική εργασία, τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος, επειδή τα τρανζίστορ ισχύος είναι συνδεδεμένα στην κοινή γείωση, τα κυκλώματα κίνησης και ελέγχου είναι απλά και επειδή ο μετασχηματιστής έχει μια συγκεκριμένη αυτεπαγωγή διαρροής, μπορεί να περιορίσει το ρεύμα βραχυκυκλώματος, βελτιώνοντας έτσι την αξιοπιστία του κυκλώματος. Το μειονέκτημα είναι ότι η χρήση του μετασχηματιστή είναι χαμηλή και η ικανότητα οδήγησης επαγωγικών φορτίων είναι κακή.
Το κύκλωμα μετατροπέα πλήρους γέφυρας ξεπερνά τα μειονεκτήματα του κυκλώματος push-pull. Το τρανζίστορ ισχύος προσαρμόζει το πλάτος του παλμού εξόδου και η πραγματική τιμή της τάσης AC εξόδου αλλάζει ανάλογα. Επειδή το κύκλωμα έχει βρόχο ελεύθερου τροχού, ακόμη και για επαγωγικά φορτία, η κυματομορφή της τάσης εξόδου δεν θα παραμορφωθεί. Το μειονέκτημα αυτού του κυκλώματος είναι ότι τα τρανζίστορ ισχύος των άνω και κάτω βραχιόνων δεν μοιράζονται τη γείωση, επομένως πρέπει να χρησιμοποιείται ένα αποκλειστικό κύκλωμα κίνησης ή μια απομονωμένη παροχή ρεύματος. Επιπλέον, για να αποφευχθεί η κοινή αγωγιμότητα των άνω και κάτω βραχιόνων γέφυρας, πρέπει να σχεδιαστεί ένα κύκλωμα ώστε να απενεργοποιείται και στη συνέχεια να ενεργοποιείται, δηλαδή να ορίζεται ένας νεκρός χρόνος και η δομή του κυκλώματος είναι πιο περίπλοκη.
Η έξοδος του κυκλώματος push-pull και του κυκλώματος πλήρους γέφυρας πρέπει να προσθέσει έναν μετασχηματιστή ανόδου. Επειδή ο ανοδικός μετασχηματιστής είναι μεγάλος σε μέγεθος, χαμηλή απόδοση και πιο ακριβός, με την ανάπτυξη της τεχνολογίας ηλεκτρονικών ισχύος και μικροηλεκτρονικής, χρησιμοποιείται τεχνολογία μετατροπής κλιμάκωσης υψηλής συχνότητας για την επίτευξη αντιστροφής Μπορεί να πραγματοποιήσει μετατροπέα υψηλής πυκνότητας ισχύος. Το κύκλωμα ενίσχυσης μπροστινού σταδίου αυτού του κυκλώματος μετατροπέα υιοθετεί τη δομή push-pull, αλλά η συχνότητα εργασίας είναι πάνω από 20 KHz. Ο μετασχηματιστής ενίσχυσης υιοθετεί υλικό μαγνητικού πυρήνα υψηλής συχνότητας, επομένως είναι μικρός σε μέγεθος και ελαφρύς σε βάρος. Μετά την αναστροφή υψηλής συχνότητας, μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής συχνότητας μέσω ενός μετασχηματιστή υψηλής συχνότητας και στη συνέχεια λαμβάνεται συνεχές ρεύμα υψηλής τάσης (γενικά πάνω από 300 V) μέσω ενός κυκλώματος φίλτρου ανορθωτή υψηλής συχνότητας και στη συνέχεια αναστρέφεται μέσω ενός Κύκλωμα μετατροπέα συχνότητας ισχύος.
Με αυτή τη δομή κυκλώματος, η ισχύς του μετατροπέα βελτιώνεται σημαντικά, η απώλεια χωρίς φορτίο του μετατροπέα μειώνεται αντίστοιχα και η απόδοση βελτιώνεται. Το μειονέκτημα του κυκλώματος είναι ότι το κύκλωμα είναι πολύπλοκο και η αξιοπιστία είναι χαμηλότερη από τα δύο παραπάνω κυκλώματα.
Κύκλωμα ελέγχου κυκλώματος μετατροπέα
Τα κύρια κυκλώματα των παραπάνω μετατροπέων πρέπει να πραγματοποιούνται από ένα κύκλωμα ελέγχου. Γενικά, υπάρχουν δύο μέθοδοι ελέγχου: τετράγωνο κύμα και θετικό και ασθενές κύμα. Το κύκλωμα τροφοδοσίας inverter με έξοδο τετραγωνικού κύματος είναι απλό, χαμηλό σε κόστος, αλλά χαμηλή απόδοση και μεγάλο σε αρμονικά εξαρτήματα. . Η έξοδος ημιτονοειδούς κύματος είναι η τάση ανάπτυξης των μετατροπέων. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας μικροηλεκτρονικής, έχουν βγει και μικροεπεξεργαστές με λειτουργίες PWM. Ως εκ τούτου, η τεχνολογία μετατροπέα για έξοδο ημιτονοειδούς κύματος έχει ωριμάσει.
1. Οι μετατροπείς με έξοδο τετραγώνου κύματος επί του παρόντος χρησιμοποιούν ως επί το πλείστον ολοκληρωμένα κυκλώματα διαμόρφωσης πλάτους παλμού, όπως SG 3 525, TL 494 και ούτω καθεξής. Η πρακτική έχει αποδείξει ότι η χρήση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων SG3525 και η χρήση FET ισχύος ως εξαρτήματα ισχύος μεταγωγής μπορούν να επιτύχουν μετατροπείς σχετικά υψηλής απόδοσης και τιμής. Επειδή το SG3525 έχει την ικανότητα να οδηγεί απευθείας Δυνατότητα FET ισχύος και έχει εσωτερική πηγή αναφοράς και λειτουργικό ενισχυτή και λειτουργία προστασίας από υπόταση, επομένως το περιφερειακό του κύκλωμα είναι πολύ απλό.
2. Το ολοκληρωμένο κύκλωμα ελέγχου μετατροπέα με έξοδο ημιτονοειδούς κύματος, το κύκλωμα ελέγχου του μετατροπέα με έξοδο ημιτονοειδούς κύματος μπορεί να ελεγχθεί από έναν μικροεπεξεργαστή, όπως ο 80 C 196 MC που παράγεται από την INTEL Corporation και παράγεται από την εταιρεία Motorola. MP 16 και PI C 16 C 73 που παράγονται από την MI-CRO CHIP Company, κ.λπ. Αυτοί οι υπολογιστές ενός τσιπ έχουν πολλαπλές γεννήτριες PWM και μπορούν να ρυθμίσουν τον επάνω και τον άνω βραχίονα γέφυρας. Κατά τη διάρκεια του νεκρού χρόνου, χρησιμοποιήστε το 80 C 196 MC της εταιρείας INTEL για να πραγματοποιήσετε το κύκλωμα εξόδου ημιτονοειδούς κύματος, 80 C 196 MC για να ολοκληρώσετε τη δημιουργία σήματος ημιτονοειδούς κύματος και να εντοπίσετε την τάση εξόδου AC για να επιτύχετε σταθεροποίηση τάσης.
Επιλογή συσκευών ισχύος στο Κύριο κύκλωμα του μετατροπέα
Η επιλογή των κύριων εξαρτημάτων ισχύος τουαντιστροφέαςείναι πολύ σημαντικό. Επί του παρόντος, τα πιο χρησιμοποιούμενα εξαρτήματα ισχύος περιλαμβάνουν τα τρανζίστορ ισχύος Darlington (BJT), τα τρανζίστορ με αποτέλεσμα πεδίου ισχύος (MOS-F ET), τα τρανζίστορ με μόνωση πύλης (IGB). T) και θυρίστορ απενεργοποίησης (GTO), κ.λπ., οι πιο χρησιμοποιούμενες συσκευές σε συστήματα χαμηλής τάσης μικρής χωρητικότητας είναι το MOS FET, επειδή το MOS FET έχει χαμηλότερη πτώση τάσης στην κατάσταση ενεργοποίησης και υψηλότερη Η συχνότητα μεταγωγής του IG BT είναι γενικά χρησιμοποιείται σε συστήματα υψηλής τάσης και μεγάλης χωρητικότητας. Αυτό συμβαίνει επειδή η αντίσταση στην κατάσταση του MOS FET αυξάνεται με την αύξηση της τάσης και το IG BT είναι σε συστήματα μέσης χωρητικότητας έχει μεγαλύτερο πλεονέκτημα, ενώ σε συστήματα υπερμεγάλης χωρητικότητας (πάνω από 100 kVA), γενικά χρησιμοποιούνται GTO. ως εξαρτήματα ισχύος.
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-21-2021
