В даний час фотоелектрична система виробництва електроенергії в Китаї - це в основному система постійного струму, яка заряджає електричну енергію, вироблену сонячною батареєю, а батарея безпосередньо подає електроенергію до навантаження. Наприклад, система домашнього освітлення на сонячних батареях у північно-західному Китаї та система електропостачання мікрохвильової станції далеко від мережі є системою постійного струму. Цей тип системи має просту структуру і невисоку вартість. Однак через різну напругу постійного струму в навантаженні (наприклад, 12 В, 24 В, 48 В тощо) важко досягти стандартизації та сумісності системи, особливо для цивільного джерела живлення, оскільки більшість навантажень змінного струму використовуються разом із джерелом постійного струму. . Фотоелектричному джерелу живлення для постачання електроенергії важко вийти на ринок як товар. Крім того, виробництво фотоелектричної енергії в кінцевому підсумку досягне роботи, підключеної до мережі, яка повинна прийняти модель зрілого ринку. У майбутньому фотоелектричні системи генерації електроенергії змінного струму стануть основним потоком фотоелектричної генерації.
Вимоги фотоелектричної системи генерації електроенергії до інверторного джерела живлення
Фотоелектрична система виробництва електроенергії, яка використовує вихідну потужність змінного струму, складається з чотирьох частин: фотоелектричної матриці, контролера заряду та розряду, батареї та інвертора (система виробництва електроенергії, підключена до мережі, зазвичай може економити батарею), і інвертор є ключовим компонентом. Фотовольтаїка має вищі вимоги до інверторів:
1. Потрібна висока ефективність. Через високу ціну на сонячні елементи в даний час, щоб максимізувати використання сонячних елементів і підвищити ефективність системи, необхідно спробувати підвищити ефективність інвертора.
2. Потрібна висока надійність. В даний час фотоелектричні системи виробництва електроенергії в основному використовуються у віддалених районах, і багато електростанцій не обслуговуються. Це вимагає, щоб інвертор мав розумну структуру схеми, суворий вибір компонентів і вимагав, щоб інвертор мав різні функції захисту, такі як захист від полярності вхідного з’єднання постійного струму, захист від короткого замикання на виході змінного струму, захист від перегріву, захист від перевантаження тощо.
3. Вхідна напруга постійного струму повинна мати широкий діапазон адаптації. Оскільки напруга на клемах батареї змінюється залежно від навантаження та інтенсивності сонячного світла, хоча батарея має важливий вплив на напругу батареї, напруга батареї коливається зі зміною залишкової ємності та внутрішнього опору батареї. Особливо коли батарея старіє, напруга на її клемах коливається в широких межах. Наприклад, напруга на клемах батареї 12 В може змінюватися від 10 В до 16 В. Це вимагає, щоб інвертор працював при більшому постійному струмі. Забезпечте нормальну роботу в діапазоні вхідної напруги та забезпечте стабільність вихідної напруги змінного струму.
4. У фотоелектричних системах виробництва електроенергії середньої та великої потужності на виході інверторного джерела живлення має бути синусоїда з меншими спотвореннями. Це пов’язано з тим, що в системах середньої та великої потужності, якщо використовується прямокутна потужність, вихідний сигнал міститиме більше гармонійних компонентів, а вищі гармоніки створюватимуть додаткові втрати. Багато фотоелектричних систем виробництва електроенергії завантажені комунікаційним або контрольно-вимірювальним обладнанням. До обладнання висуваються підвищені вимоги до якості електромережі. Коли фотоелектричні системи виробництва електроенергії середньої та великої потужності підключені до мережі, щоб уникнути забруднення електроенергією загальної мережі, інвертор також повинен видавати синусоїдний струм.
Інвертор перетворює постійний струм в змінний. Якщо напруга постійного струму низька, її підсилюють за допомогою трансформатора змінного струму, щоб отримати стандартну напругу та частоту змінного струму. Для інверторів великої потужності через високу напругу шини постійного струму вихід змінного струму зазвичай не потребує трансформатора для підвищення напруги до 220 В. У інверторах середньої та малої потужності напруга постійного струму відносно низька, наприклад 12 В. Для 24 В необхідно розробити схему підвищення. Інвертори середньої та малої потужності зазвичай включають двотактні інверторні схеми, повномостові інверторні схеми та високочастотні підвищувальні інверторні схеми. Двухтактні схеми підключають нейтральний штекер підвищувального трансформатора до позитивного джерела живлення та дві силові трубки. Почергова робота, вихідна потужність змінного струму, оскільки силові транзистори підключені до загального заземлення, схеми приводу та керування прості, а тому що трансформатор має певну індуктивність витоку, він може обмежити струм короткого замикання, таким чином підвищуючи надійність схеми. Недоліком є низьке використання трансформатора та низька здатність керувати індуктивними навантаженнями.
Повномостова схема інвертора усуває недоліки двотактної схеми. Силовий транзистор регулює ширину вихідного імпульсу, відповідно змінюється ефективне значення вихідної напруги змінного струму. Оскільки схема має контур вільного ходу, навіть для індуктивних навантажень форма вихідної напруги не буде спотворена. Недоліком цієї схеми є те, що силові транзистори верхнього та нижнього плеча не мають спільного заземлення, тому слід використовувати спеціальну схему керування або ізольоване джерело живлення. Крім того, щоб запобігти спільній провідності верхнього та нижнього плечей моста, необхідно розробити схему, яка вимикається, а потім включається, тобто має бути встановлений мертвий час, і структура схеми є більш складною.
Вихід двотактної схеми та повної мостової схеми повинен додати підвищувальний трансформатор. Оскільки підвищувальний трансформатор має великі розміри, низьку ефективність і дорожчий, з розвитком технологій силової електроніки та мікроелектроніки технологія високочастотного підвищувального перетворення використовується для досягнення зворотного ходу. Це може реалізувати інвертор з високою щільністю потужності. Схема підсилення переднього каскаду цієї інверторної схеми використовує двотактну структуру, але робоча частота вище 20 кГц. Підвищувальний трансформатор використовує високочастотний матеріал магнітного сердечника, тому він має невеликі розміри та малу вагу. Після високочастотної інверсії він перетворюється на високочастотний змінний струм через високочастотний трансформатор, а потім постійний струм високої напруги (зазвичай вище 300 В) отримується через схему фільтра високочастотного випрямляча, а потім інвертується через схема інвертора частоти живлення.
Завдяки такій структурі схеми потужність інвертора значно підвищується, втрати холостого ходу інвертора відповідно зменшуються, а ефективність підвищується. Недоліком схеми є те, що схема є складною, а надійність нижча, ніж дві вищенаведені схеми.
Схема управління інверторної схеми
Основні схеми вищезгаданих інверторів повинні бути реалізовані схемою керування. Як правило, існує два методи контролю: прямокутна хвиля та позитивна та слабка хвиля. Схема джерела живлення інвертора з прямокутним вихідним сигналом є простою, дешевою, але низькою ефективністю та великими гармоніками. . Вихід синусоїдальної хвилі є тенденцією розвитку інверторів. З розвитком технології мікроелектроніки також з'явилися мікропроцесори з функціями ШІМ. Таким чином, інверторна технологія для виведення синусоїдальної хвилі зросла.
1. Інвертори з прямокутним вихідним сигналом в даний час переважно використовують інтегральні схеми широтно-імпульсної модуляції, такі як SG 3 525, TL 494 і так далі. Практика довела, що використання інтегральних схем SG3525 і силових польових транзисторів як комутаційних силових компонентів може досягти відносно високої продуктивності та ціни інверторів. Оскільки SG3525 має можливість безпосередньо керувати силовими польовими транзисторами, має внутрішнє джерело опорного сигналу та операційний підсилювач, а також функцію захисту від зниженої напруги, тому його периферійна схема дуже проста.
2. Інтегральна схема керування інвертором із синусоїдальним вихідним сигналом. Схема керування інвертором із синусоїдальним вихідним сигналом може керуватися мікропроцесором, таким як 80 C 196 MC виробництва INTEL Corporation і компанії Motorola. MP 16 і PI C 16 C 73 виробництва MI-CRO CHIP Company та ін. Ці однокристальні комп'ютери мають кілька ШІМ-генераторів, а також можуть встановлювати верхнє і верхнє мостові плечі. Під час затримки використовуйте 80 C 196 MC компанії INTEL для реалізації вихідної схеми синусоїдальної хвилі, 80 C 196 MC для завершення генерації сигналу синусоїдальної хвилі та виявлення вихідної напруги змінного струму для досягнення стабілізації напруги.
Вибір силових пристроїв в головній схемі інвертора
Вибір основних силових компонентівінвертордуже важливо. В даний час найбільш використовувані силові компоненти включають силові транзистори Дарлінгтона (BJT), силові польові транзистори (MOS-F ET), транзистори з ізольованим затвором (IGB). T) і тиристор вимикання (GTO) тощо, найбільш використовуваними пристроями в низьковольтних системах малої ємності є MOS FET, оскільки MOS FET має нижче падіння напруги у відкритому стані та вище. Частота перемикання IG BT зазвичай становить використовується в системах високої напруги і великої потужності. Це пояснюється тим, що опір МОП-транзисторів у відкритому стані збільшується зі збільшенням напруги, а IG BT у системах середньої потужності має більшу перевагу, тоді як у системах надвеликої потужності (понад 100 кВА) зазвичай використовуються GTO. як компоненти живлення.
Час публікації: 21 жовтня 2021 р
