Prinsipp og anvendelse av omformeren i fotovoltaisk kraftgenereringssystem

- Apr 11, 2018-

For tiden er Kinas fotovoltaiske kraftgenereringssystem hovedsakelig et likestrømssystem, noe som betyr at energien fra solceller vil bli brukt til å lade batteriene, og batteriene vil direkte gi strøm til lastene. For eksempel, solenergi husholdning belysning systemer som brukes i nordvest-regionen i Kina og strømforsyning systemer for mikrobølge stasjoner langt fra strømnettet er DC-systemet. Et slikt system er enkelt i struktur og lav pris. På grunn av forskjellige likestrømmer av lasten (som 12V, 24V, 48V osv.) Er det imidlertid vanskelig å oppnå system standardisering og kompatibilitet, spesielt for sivil kraft, siden det meste av belastningen er vekselstrøm, likestrøm brukes . Drevne fotovoltaiske strømkilder er vanskelige å komme inn på markedet som råvarer. I tillegg vil fotovoltaisk kraftproduksjon til slutt oppnå gridkoblet drift, som må vedta en moden markedsmodell. I fremtiden vil AC-fotovoltaiske kraftgenereringssystemer bli hovedstrømmen av fotovoltaisk kraftproduksjon.

 

Photovoltaic Power Generation Systemkrav for omformerens strømforsyning

 

Fotovoltaisk kraftproduksjonssystem ved å bruke vekselstrømsproduksjon består av fire deler: solcellepanel, ladings- og utladningsregulator, batteri og omformer (det nettilkoblede kraftgenereringssystemet kan generelt spare batteriet) og omformeren enheten er en nøkkelkomponent. Fotovoltaisk kraftgenereringssystem krever høyere inverter:

 

1. Krever høyere effektivitet. På grunn av den nåværende høye prisen på solceller, for å maksimere bruken av solceller og forbedre systemeffektiviteten, må vi forsøke å forbedre omformerenes effektivitet.

 

2. Krever høy pålitelighet. I dag brukes fotovoltaiske kraftgenereringssystemer hovedsakelig i fjerntliggende områder, og mange kraftverk er uovervåket og vedlikeholdt. Dette krever at omformere har rimelige kretsstrukturer, streng komponentscreening og krever omformere å ha ulike beskyttelsesfunksjoner, for eksempel inngangsstrøm. Omvendt polaritetsbeskyttelse, AC-kortslutning, overoppheting, overbelastningsbeskyttelse etc.

 

3. Krever et bredt spekter av DC-inngangsspenning for å tilpasse seg, fordi solcelleens spenningsspenning varierer med belastningen og intensiteten av sollys, selv om batteriet har en viktig rolle i spenningen til solbatteriet, men fordi batterispenningen varierer med den gjenværende batterikapasiteten og den interne motstanden. Spenningen, spesielt når batteriet er aldrende, har terminalspenningen et bredt spekter av endringer, for eksempel 12V-batteri, kan spenningen varieres fra 10V til 16V, noe som krever at inverter må være innenfor et stort likestrømspenningsområde. Sørg for normal drift og sikre stabiliteten til vekselstrømspenningen.

 

I mellomstore og store kapasitetsfotovoltaiske kraftgenereringssystemer, bør effekten av omformerens strømforsyning være en sinusbølge med liten forvrengning. Dette skyldes det faktum at i medium- og storkapasitetssystemer, hvis kvadratbølgekraft brukes, vil utgangen inneholde flere harmoniske komponenter, og høyere harmonikk vil medføre ytterligere tap. Lasten til mange fotovoltaiske kraftgenereringssystemer er kommunikasjons- eller instrumenteringsutstyr. Utstyret har høyere krav til kvaliteten på strømnettet. Når det store kapasitetsfotovoltaiske kraftgenereringssystemet er koblet til nettet, er det nødvendig at omformeren utfører en sinusbølge strøm for å unngå strømforurensning med det offentlige strømnettet.

 

Omformeren konverterer likestrøm til vekselstrøm. Hvis DC spenningen er lav, økes vekselstrømmen via vekselstrømstransformatoren og standard vekselstrømspenning og frekvens oppnås. For høykapasitetsomformere, fordi likestrømspenningen er relativt høy, krever vekselstrømsproduksjonen generelt ikke transformatorforsterkning for å nå 220V. I medium- og småkapasitetsomformere er DC spenningen lav, for eksempel 12V og 24V. Det er nødvendig å designe en boostkrets.

Mellom- og småkapasitetsomformere har generelt tre typer push-pull-omformer-kretser, fullbro-omformerkretser og høyfrekvente trinn-inverter-kretser. Push-pull-kretser kobler den nøytrale kontakten til oppstartstransformatoren til den positive strømforsyningen og to strømtransistorer. Veksling av arbeidet, utgangen får vekselstrøm. Siden krafttransistorene er felles tilkoblet, er kjøre- og styringskretsene enkle, og fordi transformatoren har en viss lekkasjeinduktans, kan kortslutningsstrømmen være begrenset, og dermed forbedre påliteligheten av kretsen. Dens ulemper er lav transformatorutnyttelse og dårlig evne til å drive induktive belastninger.

Full-bridge inverter-kretsen overvinner manglene på push-pull-kretsen. Strømtransistoren regulerer utgangspulsbredden og rms-verdien av utgangsspenningen. Siden denne kretsen har en freewheeling krets, vil utgangsspenningsbølgeformen ikke bli forvrengt selv for induktive belastninger. Ulempen med denne kretsen er at strømtransistorene til de øvre og nedre armer ikke er felles, så det må brukes spesielle kjørekretser eller isolerte strømforsyninger. I tillegg, for å forhindre den felles ledning av øvre og nedre armer, er det nødvendig å designe den første avlednings-etterledningskretsen, det vil si at dødtiden må settes, og kretsstrukturen derav er relativt komplisert .

Push-pull krets og full-bridge krets utgang må legges med oppstartstransformatorer. Fordi oppstartstransformatorer er store, ineffektive og dyre, med utvikling av kraftelektronikk og mikroelektronikk-teknologi, brukes høyfrekvente omformersteknologier til å implementere omvendt Change, kan oppnå høy effektdensitetsomformer, omformerens krets av pre- stage boost krets ved hjelp av push-pull strukturen, men driftsfrekvensen er over 20kHz, oppstartstransformator bruker høyfrekvent magnetisk kjernemateriale, og dermed liten størrelse, lettvekt Etter at høyfrekvente omformer er omdannet til en høyfrekvent vekselstrøm gjennom en høyfrekvente transformator, og så blir høyspennings likestrøm (vanligvis mer enn 300V) oppnådd gjennom høyfrekvente likeretterfiltreringskretsen, og deretter blir omformeren igjen realisert gjennom strømfrekvensomformerkretsen.

Med denne kretsstrukturen øker kraften til omformeren kraftig, det ikke-belastende tapet av omformeren reduseres tilsvarende, og effektiviteten forbedres. Ulempen med denne kretsen er at kretsen er kompleks og påliteligheten er lavere enn de to ovennevnte kretsene.

 

Inverter Circuit Control Circuit

 

Hovedkretsen av de ovennevnte flere typer invertere trenger en kontrollkrets for å realisere, generelt er det to typer kontrollmetoder for firkantbølge og positiv svak bølge, omformeren strømforsyningskrets av firkantbølgeutgang er enkel, kostnaden er lav, men effektiviteten er lav, og de harmoniske komponentene er store. Sinusformet bølgeutgang er utviklingstendensen til omformeren. Med utviklingen av mikroelektronikk-teknologien har mikroprosessorer med PWM-funksjoner også kommet ut. Derfor har sinusbølge-utgangens inverterteknologi modnet.

 

1. Den kvadratiske bølgeutgangsinverteren bruker for øyeblikket integrerte kretser for pulsbredde-modulering, for eksempel SG3525 og TL494. Øvelsen har vist at bruk av SG3525 integrert krets og bruk av strøm FET som bytte kraftelement kan realisere inverter med høy ytelse og pris fordi SG3525 har muligheten til å kjøre direkte MOSFET-strøm og har intern referanse kilde og operasjonsforsterker og underspenningsbeskyttelse, slik at den perifere kretsløp er enkel.

 

2. Sine wave output inverter kontroll integrert krets, sinus bølge utgang inverter, kontrollkretsen kan styres av en mikroprosessor, for eksempel 80C196MC produsert av INTEL selskap, MP16 produsert av Motorola selskap og PIC16C73 produsert av MI-CROCHIP selskap, etc. Disse. single-chip mikrodatamaskiner har multi-kanals PWM generatorer og kan sette den døde tiden mellom øvre og øvre armene. INTEL 80C196MC innser en sinusbølgeutgangskrets. 80C196MC fullfører forekomsten av et sinusbølgesignal og oppdager vekselstrømutgangen. Spenning for å oppnå spenningsregulering.

 

Omformerens hovedkrets strømmenhet valg

 

Valget av omformerens hovedkomponenter er av største betydning. For tiden brukes Darlington Power Transistors (BJT), Power MOSFETs (MOS-FET) og Isolasjons Gate-transistor (IGBT) og avstengningstyristor (GTO) etc., mer vanlig i små kapasitets lavspenningssystemer som MOSFETer fordi MOSFET har lavere spenningsfall på lavt nivå og høyere bryterfrekvens i høyspennings storkapasitet IGBT-modulen brukes vanligvis i systemet fordi MOSFET-motstanden øker med økt spenning, mens IGBT opptar en stor fordel i mellomkapasitetssystemet, og i mega-kapasiteten (over 100 kVA). Generelt brukes GTOer som kraftkomponenter.