Actualment, el sistema de generació d’energia fotovoltaica de la Xina és principalment un sistema de corrent continu, que és carregar l’energia elèctrica generada per la bateria solar i la bateria subministra energia directament a la càrrega. Per exemple, el sistema d’il·luminació de la llar solar al nord -oest de la Xina i el sistema d’alimentació de les estacions de microones molt allunyades de la xarxa són tots els sistemes de corrent continu. Aquest tipus de sistema té una estructura senzilla i un baix cost. Tanmateix, a causa de les diferents tensions de corrent continu (com ara 12V, 24V, 48V, etc.), és difícil aconseguir normalització i compatibilitat del sistema, especialment per a la potència civil, ja que la majoria de les càrregues de CA s’utilitzen amb potència de corrent continu. És difícil que l’alimentació fotovoltaica subministri electricitat per entrar al mercat com a mercaderia. A més, la generació d’energia fotovoltaica acabarà aconseguint un funcionament connectat a la xarxa, que ha d’adoptar un model de mercat madur. En el futur, els sistemes de generació d’energia fotovoltaica de l’AC es convertiran en el corrent principal de la generació d’energia fotovoltaica.
Els requisits del sistema de generació d’energia fotovoltaica per a l’alimentació d’inversor
El sistema de generació d’energia fotovoltaica que utilitza la sortida d’alimentació de CA consta de quatre parts: matriu fotovoltaica, controlador de càrrega i descàrrega, bateria i inversor (el sistema de generació d’alimentació connectat a la xarxa pot estalviar generalment la bateria) i l’inversor és el component clau. Photovoltaic té requisits més elevats per als inversors:
1. Es requereix alta eficiència. A causa de l’elevat preu de les cèl·lules solars actualment, per tal de maximitzar l’ús de cèl·lules solars i millorar l’eficiència del sistema, cal intentar millorar l’eficiència de l’inversor.
2. Es requereix una alta fiabilitat. Actualment, els sistemes de generació d’energia fotovoltaica s’utilitzen principalment en zones remotes i moltes estacions elèctriques no es mantenen i es mantenen. Això requereix que l’inversor tingui una estructura de circuit raonable, una selecció estricta de components i requereixi que l’inversor tingui diverses funcions de protecció, com ara la protecció de connexió de polaritat DC d’entrada, protecció de curtcircuit de sortida de corrent altern, sobreescalfament, protecció de sobrecàrrega, etc.
3. La tensió d’entrada de corrent continu és necessària per tenir una àmplia gamma d’adaptació. Atès que la tensió del terminal de la bateria canvia amb la càrrega i la intensitat de la llum solar, tot i que la bateria té un efecte important sobre la tensió de la bateria, la tensió de la bateria fluctua amb el canvi de la capacitat restant de la bateria i la resistència interna. Sobretot quan la bateria envelleix, la seva tensió del terminal varia àmpliament. Per exemple, la tensió del terminal d’una bateria de 12 V pot variar de 10 V a 16 V. Això requereix que l’inversor funcioni a un CC més gran asseguren un funcionament normal dins del rang de tensió d’entrada i assegurar l’estabilitat de la tensió de sortida de CA.
4. En sistemes de generació d’energia fotovoltaica de mitjana i gran capacitat, la sortida de l’alimentació d’inversor hauria de ser una ona sinusoïdal amb menys distorsió. Això es deu al fet que en els sistemes de capacitat mitjana i gran, si s’utilitza la potència d’ona quadrada, la sortida contindrà més components harmònics i els harmònics més alts generaran pèrdues addicionals. Molts sistemes de generació d’energia fotovoltaica estan carregats d’equips de comunicació o instrumentació. L’equip té requisits més elevats sobre la qualitat de la xarxa elèctrica. Quan els sistemes de generació d’energia fotovoltaica de mitjana i gran capacitat estan connectats a la xarxa, per tal d’evitar la contaminació d’energia amb la xarxa pública, l’inversor també és necessari per produir un corrent d’ona sinusoïdal.
L’inversor converteix el corrent directe en corrent altern. Si la tensió de corrent directa és baixa, s’incrementa amb un transformador de corrent altern per obtenir una tensió i freqüència de corrent alternativa estàndard. Per als inversors de gran capacitat, a causa de l’elevada tensió del bus de corrent continu, la sortida de CA generalment no necessita un transformador per augmentar la tensió a 220V. En els inversors mitjans i de petita capacitat, la tensió de corrent continu és relativament baixa, com ara 12V, per a 24V, s’ha de dissenyar un circuit d’increment. Els inversors de mitjana i petita capacitat inclouen circuits inversors push-pull, circuits inversors de pont complet i circuits d’inversió d’alta freqüència. Els circuits push-pull connecten el connector neutre del transformador d’increment a l’alimentació positiva i dos tubs d’alimentació alternen el treball, la potència de sortida de sortida, perquè els transistors de potència estan connectats al sòl comú, els circuits de control i control són senzills i perquè el transformador té una certa inductància de fuites, pot limitar el corrent de curtcircuit, millorant així la fiabilitat del circuit. L’inconvenient és que l’ús del transformador és baixa i la capacitat de conduir les càrregues inductives és deficient.
El circuit d’inversor de pont complet supera les mancances del circuit d’empenta. El transistor de potència ajusta l'amplada del pols de sortida i el valor efectiu de la tensió CA de sortida canvia en conseqüència. Com que el circuit té un bucle de rodes lliures, fins i tot per a càrregues inductives, la forma d’ona de tensió de sortida no es distorsionarà. L’inconvenient d’aquest circuit és que els transistors de potència dels braços superiors i inferiors no comparteixen el terra, de manera que s’ha d’utilitzar un circuit d’impulsió dedicat o una font d’alimentació aïllada. A més, per evitar la conducció comuna dels braços del pont superior i inferior, s’ha de dissenyar un circuit per apagar -se i després activar -lo, és a dir, s’ha de definir un temps mort i l’estructura del circuit és més complicada.
La sortida del circuit Push-Pull i del circuit de pont complet ha d’afegir un transformador de pas. Com que el transformador de pas és de gran mida, de baixa eficiència i més car, amb el desenvolupament de la tecnologia de potència electrònica i microelectrònica, la tecnologia de conversió de gran freqüència s’utilitza per aconseguir inversa inversa que pot realitzar un inversor d’alta densitat de potència. El circuit d’increment de l’etapa frontal d’aquest circuit d’inversor adopta l’estructura de push-pull, però la freqüència de treball és superior a 20 kHz. El transformador Boost adopta material de nucli magnètic d’alta freqüència, de manera que és de mida petita i de pes. Després de la inversió d’alta freqüència, es converteix en corrent altern d’alta freqüència a través d’un transformador d’alta freqüència, i després s’obté corrent directe d’alta tensió (generalment per sobre de 300V) a través d’un circuit de filtre de rectificador d’alta freqüència i, després, s’inverteix a través d’un circuit d’inversor de freqüència de potència.
Amb aquesta estructura del circuit, la potència de l’inversor es millora molt, la pèrdua sense càrrega de l’inversor es redueix i es millora l’eficiència. El desavantatge del circuit és que el circuit és complicat i la fiabilitat és inferior als dos circuits anteriors.
Circuit de control del circuit inversor
Els circuits principals dels inversors esmentats han de ser realitzats per un circuit de control. Generalment, hi ha dos mètodes de control: l’ona quadrada i l’ona positiva i feble. El circuit d’alimentació d’alimentació de l’inversor amb sortida d’ona quadrada és senzill, de baix cost, però d’eficiència baixa i gran en components harmònics. . La sortida d'ona sinusoïdal és la tendència de desenvolupament dels inversors. Amb el desenvolupament de la tecnologia de microelectrònica, també han sortit microprocessadors amb funcions PWM. Per tant, la tecnologia inversora per a la sortida d’ona sinusoïdal s’ha madurat.
1. Els inversors amb sortida d’ona quadrada actualment utilitzen majoritàriament circuits integrats de modulació d’amplada de pols, com ara SG 3 525, TL 494, etc. La pràctica ha demostrat que l’ús de circuits integrats SG3525 i l’ús de FET de potència com a components de potència de commutació pot aconseguir inversors de preus relativament alts i de preus. Com que el SG3525 té la capacitat de conduir directament la capacitat de FETS de potència i té una font de referència interna i un amplificador operatiu i una funció de protecció de subestat, de manera que el seu circuit perifèric és molt senzill.
2. El circuit integrat de control de l’inversor amb sortida d’ona sinusoïdal, el circuit de control de l’inversor amb sortida d’ona sinusoïda pot ser controlat per un microprocessador, com ara 80 C 196 Mc produït per Intel Corporation i produït per Motorola Company. MP 16 i PI C 16 C 73 Produïts per Mi-Cro Chip Company, etc. Aquests ordinadors d’un sol xip tenen diversos generadors de PWM i poden configurar els braços superiors i superiors. Durant el temps mort, utilitzeu el 80 C 196 MC de la Companyia Intel per adonar -se del circuit de sortida d’ona sinusoïdal, 80 C 196 MC per completar la generació de senyal d’ona sinusoïdal i detectar la tensió de sortida de CA per aconseguir estabilització de tensió.
Selecció de dispositius d’energia al circuit principal de l’inversor
L'elecció dels principals components de potència delinversorés molt important. Actualment, els components de potència més utilitzats inclouen els transistors de Darlington Power (BJT), els transistors de l'efecte de camp de potència (MOS-F ET), els transistors de porta aïllats (IGB). T) i Thyristor desactivat (GTO), etc., els dispositius més utilitzats en sistemes de baixa tensió de petita capacitat són MOS FET, perquè MOS FET té una caiguda de tensió inferior a l'estat i la freqüència de commutació de Ig BT s'utilitza generalment en sistemes de gran tensió i gran capacitat. Això es deu al fet que la resistència a l'estat de MOS FET augmenta amb l'augment de la tensió, i IG BT es troba en sistemes de capacitat mitjana ocupa un avantatge més gran, mentre que en sistemes de superfície super-gran (per sobre de 100 kVA), els GTO s'utilitzen generalment com a components de potència.
Hora de la publicació: 21 d'octubre de 2011
