Momenteel is het Chinese fotovoltaïsche energieopwekkingssysteem voornamelijk een gelijkstroomsysteem, dat de elektrische energie moet opladen die wordt gegenereerd door de zonnebatterij, en de batterij levert rechtstreeks stroom aan de belasting. Het zonne-huishoudverlichtingssysteem in Noordwest-China en het stroomvoorzieningssysteem van het microgolfstation ver weg van het elektriciteitsnet zijn bijvoorbeeld allemaal gelijkstroomsystemen. Dit type systeem heeft een eenvoudige structuur en lage kosten. Vanwege de verschillende DC-belastingsspanningen (zoals 12V, 24V, 48V, enz.) is het echter moeilijk om standaardisatie en compatibiliteit van het systeem te bereiken, vooral voor civiele stroomvoorziening, aangezien de meeste AC-belastingen worden gebruikt met gelijkstroom. . Het is moeilijk voor de fotovoltaïsche energievoorziening om elektriciteit te leveren en als handelsartikel op de markt te komen. Bovendien zal de opwekking van fotovoltaïsche energie uiteindelijk een netgekoppelde werking bereiken, waarvoor een volwassen marktmodel moet gelden. In de toekomst zullen fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen met wisselstroom de hoofdstroom van de fotovoltaïsche energieopwekking worden.
De vereisten van een fotovoltaïsch energieopwekkingssysteem voor de voeding van de omvormer
Het fotovoltaïsche energieopwekkingssysteem dat gebruik maakt van AC-vermogen bestaat uit vier delen: fotovoltaïsche array, laad- en ontladingscontroller, batterij en omvormer (het op het net aangesloten energieopwekkingssysteem kan over het algemeen de batterij sparen), en de omvormer is het belangrijkste onderdeel. Fotovoltaïsche energie stelt hogere eisen aan omvormers:
1. Er is een hoog rendement vereist. Vanwege de hoge prijs van zonnecellen op dit moment is het, om het gebruik van zonnecellen te maximaliseren en de systeemefficiëntie te verbeteren, noodzakelijk om te proberen de efficiëntie van de omvormer te verbeteren.
2. Hoge betrouwbaarheid is vereist. Momenteel worden fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen voornamelijk gebruikt in afgelegen gebieden, en veel elektriciteitscentrales zijn onbeheerd en worden onderhouden. Dit vereist dat de omvormer een redelijke circuitstructuur heeft, een strikte selectie van componenten, en vereist dat de omvormer verschillende beveiligingsfuncties heeft, zoals bescherming tegen ingangs-DC-polariteit, bescherming tegen kortsluiting bij AC-uitgang, oververhitting, bescherming tegen overbelasting, enz.
3. De DC-ingangsspanning moet een breed aanpassingsbereik hebben. Omdat de klemspanning van de batterij verandert met de belasting en de intensiteit van het zonlicht, fluctueert de batterijspanning, hoewel de batterij een belangrijk effect heeft op de batterijspanning, met de verandering van de resterende capaciteit en interne weerstand van de batterij. Vooral als de accu ouder wordt, varieert de klemspanning sterk. De klemspanning van een 12 V-accu kan bijvoorbeeld variëren van 10 V tot 16 V. Hiervoor moet de omvormer op een grotere gelijkstroom werken. Zorg voor een normale werking binnen het bereik van de ingangsspanning en zorg voor de stabiliteit van de AC-uitgangsspanning.
4. In fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen met gemiddelde en grote capaciteit moet de output van de voeding van de omvormer een sinusgolf zijn met minder vervorming. Dit komt doordat in systemen met gemiddelde en grote capaciteit, als blokgolfvermogen wordt gebruikt, de uitvoer meer harmonische componenten zal bevatten, en hogere harmonischen extra verliezen zullen genereren. Veel fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen zijn uitgerust met communicatie- of instrumentatieapparatuur. De apparatuur stelt hogere eisen aan de kwaliteit van het elektriciteitsnet. Wanneer de fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen met gemiddelde en grote capaciteit op het elektriciteitsnet worden aangesloten, moet de omvormer, om stroomvervuiling met het openbare elektriciteitsnet te voorkomen, ook een sinusgolfstroom leveren.
De omvormer zet gelijkstroom om in wisselstroom. Als de gelijkstroomspanning laag is, wordt deze versterkt door een wisselstroomtransformator om een standaard wisselstroomspanning en -frequentie te verkrijgen. Bij omvormers met een grote capaciteit heeft de AC-uitgang, vanwege de hoge DC-busspanning, over het algemeen geen transformator nodig om de spanning naar 220 V te verhogen. In omvormers met gemiddelde en kleine capaciteit is de gelijkspanning relatief laag, zoals 12V. Voor 24V moet een boostcircuit worden ontworpen. Omvormers met een gemiddelde en kleine capaciteit omvatten over het algemeen push-pull-invertercircuits, full-bridge-invertercircuits en hoogfrequente boost-invertercircuits. Push-pull-circuits verbinden de neutrale stekker van de boosttransformator met de positieve voeding en twee eindbuizen. Wisselend werk, uitvoer wisselstroom, omdat de vermogenstransistors zijn verbonden met de gemeenschappelijke aarde, zijn de aandrijf- en besturingscircuits eenvoudig, en omdat de transformator heeft een bepaalde lekinductie, hij kan de kortsluitstroom beperken, waardoor de betrouwbaarheid van het circuit wordt verbeterd. Het nadeel is dat het gebruik van de transformator laag is en dat het vermogen om inductieve belastingen aan te sturen slecht is.
Het invertercircuit met volledige brug overwint de tekortkomingen van het push-pull-circuit. De vermogenstransistor past de uitgangspulsbreedte aan, en de effectieve waarde van de uitgangswisselspanning verandert dienovereenkomstig. Omdat het circuit een vrijlooplus heeft, zal de golfvorm van de uitgangsspanning, zelfs voor inductieve belastingen, niet worden vervormd. Het nadeel van dit circuit is dat de vermogenstransistors van de boven- en onderarm de aarde niet delen, dus er moet een speciaal aandrijfcircuit of een geïsoleerde voeding worden gebruikt. Om de gemeenschappelijke geleiding van de bovenste en onderste brugarmen te voorkomen, moet bovendien een circuit worden ontworpen om te worden uitgeschakeld en vervolgens weer ingeschakeld, dat wil zeggen dat er een dode tijd moet worden ingesteld, en dat de circuitstructuur ingewikkelder is.
De uitgang van het push-pull-circuit en het volledige-brugcircuit moet een step-up-transformator toevoegen. Omdat de step-up transformator groot van formaat is, laag in efficiëntie en duurder is, wordt met de ontwikkeling van vermogenselektronica en micro-elektronicatechnologie hoogfrequente step-up conversietechnologie gebruikt om het omgekeerde te bereiken. Het kan een omvormer met een hoge vermogensdichtheid realiseren. Het voortrapsboostcircuit van dit invertercircuit maakt gebruik van een push-pull-structuur, maar de werkfrequentie ligt boven de 20 kHz. De boosttransformator maakt gebruik van hoogfrequent magnetisch kernmateriaal, dus hij is klein van formaat en licht van gewicht. Na hoogfrequente inversie wordt deze via een hoogfrequente transformator omgezet in hoogfrequente wisselstroom, en vervolgens wordt hoogspanningsgelijkstroom (doorgaans boven 300 V) verkregen via een hoogfrequent gelijkrichterfiltercircuit, en vervolgens omgekeerd via een netfrequentieomvormercircuit.
Met deze circuitstructuur wordt het vermogen van de omvormer aanzienlijk verbeterd, wordt het nullastverlies van de omvormer dienovereenkomstig verminderd en wordt de efficiëntie verbeterd. Het nadeel van de schakeling is dat de schakeling ingewikkeld is en de betrouwbaarheid lager is dan de bovengenoemde twee circuits.
Stuurcircuit van invertercircuit
De hoofdcircuits van bovengenoemde omvormers moeten allemaal worden gerealiseerd door een stuurcircuit. Over het algemeen zijn er twee controlemethoden: blokgolf en positieve en zwakke golf. Het voedingscircuit van de inverter met blokgolfuitgang is eenvoudig, goedkoop, maar laag in efficiëntie en groot in harmonische componenten. . Sinusgolfuitvoer is de ontwikkelingstrend van omvormers. Met de ontwikkeling van de micro-elektronicatechnologie zijn er ook microprocessors met PWM-functies op de markt gekomen. Daarom is de invertertechnologie voor sinusgolfuitvoer volwassen geworden.
1. Omvormers met blokgolfuitgang maken momenteel meestal gebruik van geïntegreerde schakelingen met pulsbreedtemodulatie, zoals SG 3 525, TL 494 enzovoort. De praktijk heeft uitgewezen dat het gebruik van SG3525 geïntegreerde schakelingen en het gebruik van vermogens-FET's als schakelende vermogenscomponenten relatief hoge prestaties en prijsomvormers kunnen opleveren. Omdat de SG3525 de mogelijkheid heeft om rechtstreeks vermogens-FET's aan te sturen en over een interne referentiebron en operationele versterker en een onderspanningsbeveiligingsfunctie beschikt, is het perifere circuit zeer eenvoudig.
2. Het geïntegreerde circuit voor inverterbesturing met sinusgolfuitgang, het stuurcircuit van de inverter met sinusgolfuitgang kan worden bestuurd door een microprocessor, zoals 80 C 196 MC geproduceerd door INTEL Corporation, en geproduceerd door Motorola Company. MP 16 en PI C 16 C 73 geproduceerd door MI-CRO CHIP Company, enz. Deze computers met één chip hebben meerdere PWM-generatoren en kunnen de bovenste en bovenste brugarmen instellen. Gebruik tijdens de dode tijd de 80 C 196 MC van het INTEL-bedrijf om het sinusgolfuitgangscircuit te realiseren, 80 C 196 MC om de sinusgolfsignaalgeneratie te voltooien en de AC-uitgangsspanning te detecteren om spanningsstabilisatie te bereiken.
Selectie van voedingsapparaten in het hoofdcircuit van de omvormer
De keuze van de belangrijkste voedingscomponenten van deomvormeris erg belangrijk. Momenteel omvatten de meest gebruikte vermogenscomponenten Darlington-vermogenstransistors (BJT), vermogensveldeffecttransistors (MOS-F ET), geïsoleerde poorttransistoren (IGB). T) en uitschakelthyristor (GTO), enz., zijn de meest gebruikte apparaten in laagspanningssystemen met kleine capaciteit MOS FET, omdat MOS FET een lagere spanningsval in de aan-toestand heeft en hoger. De schakelfrequentie van IG BT is over het algemeen gebruikt in hoogspanningssystemen en systemen met grote capaciteit. Dit komt omdat de weerstand in de toestand van MOS FET toeneemt met de toename van de spanning, en IG BT heeft in systemen met gemiddelde capaciteit een groter voordeel, terwijl in systemen met supergrote capaciteit (meer dan 100 kVA) over het algemeen GTO's worden gebruikt. als krachtcomponenten.
Posttijd: 21 oktober 2021
