Trenutačno je kineski fotonaponski sustav za proizvodnju energije uglavnom istosmjerni sustav, koji puni električnu energiju koju stvara solarna baterija, a baterija izravno napaja opterećenje. Na primjer, solarni sustav kućne rasvjete u sjeverozapadnoj Kini i sustav napajanja mikrovalne stanice daleko od mreže su svi istosmjerni sustavi. Ovaj tip sustava ima jednostavnu strukturu i nisku cijenu. Međutim, zbog različitih istosmjernih napona opterećenja (kao što su 12 V, 24 V, 48 V, itd.), teško je postići standardizaciju i kompatibilnost sustava, posebno za civilno napajanje, budući da se većina AC opterećenja koristi s istosmjernim napajanjem . Teško je da fotonaponska energija za opskrbu električnom energijom uđe na tržište kao roba. Osim toga, fotonaponska proizvodnja energije će na kraju postići rad povezan s mrežom, koji mora usvojiti model zrelog tržišta. U budućnosti će izmjenični fotonaponski sustavi za proizvodnju električne energije postati glavni tok fotonaponske proizvodnje električne energije.
Zahtjevi fotonaponskog sustava za proizvodnju električne energije za invertersko napajanje
Fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije koji koristi izlaz izmjenične struje sastoji se od četiri dijela: fotonaponski niz, regulator punjenja i pražnjenja, baterija i pretvarač (sustav za proizvodnju električne energije spojen na mrežu općenito može uštedjeti bateriju), a pretvarač je ključna komponenta. Fotonapon ima veće zahtjeve za pretvarače:
1. Potrebna je visoka učinkovitost. Zbog visoke cijene solarnih ćelija u ovom trenutku, kako bi se maksimalno iskoristila solarna ćelija i poboljšala učinkovitost sustava, potrebno je pokušati poboljšati učinkovitost pretvarača.
2. Potrebna je visoka pouzdanost. Trenutačno se fotonaponski sustavi za proizvodnju električne energije uglavnom koriste u udaljenim područjima, a mnoge su elektrane bez nadzora i održavanja. To zahtijeva da pretvarač ima razumnu strukturu strujnog kruga, strog odabir komponenti i zahtijeva da pretvarač ima različite zaštitne funkcije, kao što je zaštita ulaznog DC polariteta, zaštita AC izlaza od kratkog spoja, zaštita od pregrijavanja, zaštita od preopterećenja itd.
3. Istosmjerni ulazni napon mora imati širok raspon prilagodbe. Budući da se napon terminala baterije mijenja s opterećenjem i intenzitetom sunčeve svjetlosti, iako baterija ima važan utjecaj na napon baterije, napon baterije varira s promjenom preostalog kapaciteta baterije i unutarnjeg otpora. Osobito kada baterija stari, njen napon na terminalu jako varira. Na primjer, terminalni napon baterije od 12 V može varirati od 10 V do 16 V. To zahtijeva da pretvarač radi na većoj istosmjernoj struji. Osigurajte normalan rad unutar raspona ulaznog napona i osigurajte stabilnost AC izlaznog napona.
4. U fotonaponskim sustavima za proizvodnju električne energije srednjeg i velikog kapaciteta, izlaz inverterskog napajanja trebao bi biti sinusni val s manje izobličenja. To je zato što će u sustavima srednjeg i velikog kapaciteta, ako se koristi pravokutna valna snaga, izlaz sadržavati više harmonijskih komponenti, a viši harmonici će generirati dodatne gubitke. Mnogi fotonaponski sustavi za proizvodnju električne energije puni su komunikacijske ili instrumentacijske opreme. Oprema ima veće zahtjeve za kvalitetu električne mreže. Kada su fotonaponski sustavi za proizvodnju električne energije srednjeg i velikog kapaciteta spojeni na mrežu, kako bi se izbjeglo zagađenje električnom energijom s javnom mrežom, pretvarač također mora emitirati sinusnu struju.
Inverter pretvara istosmjernu struju u izmjeničnu. Ako je napon istosmjerne struje nizak, pojačava se transformatorom izmjenične struje kako bi se dobio standardni napon i frekvencija izmjenične struje. Za pretvarače velikog kapaciteta, zbog visokog napona istosmjerne sabirnice, AC izlaz općenito ne treba transformator za povećanje napona na 220 V. U pretvaračima srednjeg i malog kapaciteta, istosmjerni napon je relativno nizak, kao što je 12 V, Za 24 V mora se dizajnirati krug pojačanja. Izmjenjivači srednjeg i malog kapaciteta općenito uključuju sklopove push-pull invertera, punomostne inverterske krugove i visokofrekventne boost inverterske krugove. Push-pull krugovi povezuju neutralni utikač transformatora za pojačavanje s pozitivnim napajanjem i dvije strujne cijevi. Naizmjenični rad, izlazna izmjenična struja, jer su tranzistori snage spojeni na zajedničko uzemljenje, pogonski i upravljački krugovi su jednostavni, i jer transformator ima određeni induktivitet curenja, može ograničiti struju kratkog spoja, čime se poboljšava pouzdanost kruga. Nedostatak je što je iskorištenje transformatora nisko i mogućnost pokretanja induktivnih opterećenja je slaba.
Inverterski sklop s punim mostom nadilazi nedostatke push-pull sklopa. Tranzistor snage podešava širinu izlaznog impulsa, a efektivna vrijednost izlaznog izmjeničnog 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 sklopa 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, strujni krug mora biti projektiran tako da se isključuje pa uključuje, odnosno mora se postaviti mrtvo vrijeme, a struktura strujnog kruga je kompliciranija.
Izlaz push-pull kruga i punog mostnog kruga mora dodati pojačani transformator. Budući da je transformator za povećanje veličine, niske učinkovitosti i skuplji, s razvojem tehnologije energetske elektronike i mikroelektronike, visokofrekventna tehnologija pretvorbe za povećanje koristi se za postizanje obrnutog smjera. Može ostvariti pretvarač visoke gustoće snage. Krug prednjeg stupnja pojačanja ovog inverterskog kruga ima push-pull strukturu, ali radna frekvencija je iznad 20 KHz. Transformator za pojačanje koristi materijal visokofrekventne magnetske jezgre, tako da je male veličine i male težine. Nakon visokofrekventne inverzije, ona se pretvara u visokofrekventnu izmjeničnu struju kroz visokofrekventni transformator, a zatim se visokonaponska istosmjerna struja (općenito iznad 300 V) dobiva kroz visokofrekventni ispravljački filterski krug, a zatim se invertira kroz strujni krug pretvarača frekvencije.
S ovom strukturom kruga, snaga pretvarača je znatno poboljšana, gubitak praznog hoda pretvarača je odgovarajuće smanjen, a učinkovitost je poboljšana. Nedostatak sklopa je što je sklop kompliciran i pouzdanost je niža od gornja dva sklopa.
Upravljački krug inverterskog kruga
Svi glavni krugovi gore spomenutih izmjenjivača trebaju biti realizirani pomoću upravljačkog kruga. Općenito, postoje dvije metode upravljanja: kvadratni val te pozitivni i slabi val. Inverterski strujni krug s kvadratnim valom je jednostavan, jeftin, ali niske učinkovitosti i velikih harmonijskih komponenti. . Izlaz sinusnog vala trend je razvoja pretvarača. S razvojem tehnologije mikroelektronike pojavili su se i mikroprocesori s PWM funkcijama. Stoga je inverterska tehnologija za izlaz sinusnog vala sazrela.
1. Pretvarači s pravougaonim izlazom trenutačno uglavnom koriste integrirane krugove modulacije širine impulsa, kao što su SG 3 525, TL 494 i tako dalje. Praksa je dokazala da se upotrebom SG3525 integriranih krugova i upotrebom FET-ova snage kao sklopnih komponenti snage mogu postići relativno visoke performanse i cijena pretvarača. Budući da SG3525 ima mogućnost izravnog pokretanja snage FET-a i ima interni referentni izvor i operacijsko pojačalo i funkciju zaštite od preniskog napona, njegov periferni krug je vrlo jednostavan.
2. Kontrolni integrirani krug pretvarača s izlazom sinusnog vala, upravljački krug pretvarača s izlazom sinusnog vala može se kontrolirati mikroprocesorom, kao što je 80 C 196 MC kojeg proizvodi INTEL Corporation, a proizvodi Motorola Company. MP 16 i PI C 16 C 73 proizvođača MI-CRO CHIP Company, itd. Ova računala s jednim čipom imaju više PWM generatora, te mogu postaviti gornje i gornje krakove mosta. Tijekom mrtvog vremena koristite 80 C 196 MC tvrtke INTEL za realizaciju izlaznog kruga sinusnog vala, 80 C 196 MC za dovršetak generiranja signala sinusnog vala i detektirajte AC izlazni napon za postizanje stabilizacije napona.
Izbor energetskih uređaja u glavnom krugu pretvarača
Izbor glavnih komponenti snagepretvaračje vrlo važno. Trenutno se najviše koriste energetske komponente koje uključuju Darlingtonove tranzistore snage (BJT), tranzistore s efektom polja (MOS-F ET), tranzistore s izoliranim vratima (IGB). T) i tiristor za isključivanje (GTO), itd., uređaji koji se najviše koriste u niskonaponskim sustavima malog kapaciteta su MOS FET, jer MOS FET ima niži pad napona u uključenom stanju i veći. Uklopna frekvencija IG BT općenito je koristi se u sustavima visokog napona i velikog kapaciteta. To je zato što se otpor MOS FET-a u on-stanju povećava s porastom napona, a IG BT u sustavima srednjeg kapaciteta ima veću prednost, dok se u sustavima super velikog kapaciteta (iznad 100 kVA) općenito koriste GTO-ovi. kao komponente snage.
Vrijeme objave: 21. listopada 2021
