V současné době je čínský systém výroby fotovoltaické energie převážně stejnosměrný systém, který má nabíjet elektrickou energii generovanou solární baterií a baterie přímo dodává energii zátěži.Například solární domácí osvětlovací systém v severozápadní Číně a napájecí systém mikrovlnných stanic daleko od sítě jsou všechny stejnosměrné systémy.Tento typ systému má jednoduchou strukturu a nízkou cenu.Vzhledem k různým stejnosměrným napětím zátěže (např. 12V, 24V, 48V atd.) je však obtížné dosáhnout standardizace a kompatibility systému, zejména pro civilní napájení, protože většina střídavých zátěží se používá se stejnosměrným napájením. .Pro fotovoltaický zdroj dodávající elektřinu je obtížné vstoupit na trh jako komodita.Kromě toho výroba fotovoltaické energie nakonec dosáhne provozu připojeného k síti, který musí přijmout vyspělý tržní model.V budoucnu se střídavé fotovoltaické systémy na výrobu energie stanou hlavním proudem výroby fotovoltaické energie.
Požadavky fotovoltaického systému výroby elektrické energie na střídačové napájení
Fotovoltaický systém výroby energie využívající výstupní střídavý proud se skládá ze čtyř částí: fotovoltaické pole, regulátor nabíjení a vybíjení, baterie a střídač (systém výroby energie připojený k síti může obecně šetřit baterii) a střídač je klíčovou součástí.Fotovoltaika má vyšší požadavky na střídače:
1. Vyžaduje se vysoká účinnost.Vzhledem k vysoké ceně solárních článků v současnosti je pro maximalizaci využití solárních článků a zlepšení účinnosti systému nutné pokusit se zlepšit účinnost střídače.
2. Vyžaduje se vysoká spolehlivost.V současnosti se fotovoltaické systémy na výrobu elektřiny používají hlavně v odlehlých oblastech a mnoho elektráren je bez obsluhy a udržovaných.To vyžaduje, aby měl měnič přiměřenou obvodovou strukturu, přísný výběr komponent a vyžadoval, aby měl měnič různé ochranné funkce, jako je ochrana vstupního DC polarity, ochrana proti zkratu AC výstupu, přehřátí, ochrana proti přetížení atd.
3. Vstupní stejnosměrné napětí musí mít široký rozsah přizpůsobení.Vzhledem k tomu, že svorkové napětí baterie se mění se zátěží a intenzitou slunečního záření, ačkoli baterie má významný vliv na napětí baterie, napětí baterie kolísá se změnou zbývající kapacity baterie a vnitřního odporu.Zejména při stárnutí baterie se její svorkové napětí značně liší.Například svorkové napětí 12 V baterie se může měnit od 10 V do 16 V. To vyžaduje, aby střídač pracoval při větším stejnosměrném proudu. Zajistěte normální provoz v rozsahu vstupního napětí a zajistěte stabilitu výstupního střídavého napětí.
4. Ve středně a velkokapacitních fotovoltaických systémech na výrobu energie by měl být výstup invertorového zdroje sinusový průběh s menším zkreslením.Je tomu tak proto, že ve středně a velkokapacitních systémech, pokud je použit výkon obdélníkových vln, bude výstup obsahovat více harmonických složek a vyšší harmonické budou generovat další ztráty.Mnoho fotovoltaických systémů na výrobu energie je zatíženo komunikačním nebo přístrojovým vybavením.Zařízení má vyšší požadavky na kvalitu elektrické sítě.Když jsou středně a velkokapacitní fotovoltaické systémy na výrobu elektřiny připojeny k síti, aby se zabránilo znečištění veřejné sítě, musí střídač vydávat také sinusový proud.
Střídač převádí stejnosměrný proud na střídavý proud.Pokud je stejnosměrné napětí nízké, je zesíleno transformátorem střídavého proudu, aby se získalo standardní napětí a frekvence střídavého proudu.U velkokapacitních měničů kvůli vysokému napětí stejnosměrné sběrnice střídavý výstup obecně nepotřebuje transformátor pro zvýšení napětí na 220 V.U středně a malokapacitních měničů je stejnosměrné napětí relativně nízké, např. 12V. Pro 24V je třeba navrhnout zesilovací obvod.Střídače se střední a malou kapacitou obecně zahrnují obvody střídačů push-pull, obvody střídačů s úplným můstkem a obvody vysokofrekvenčních střídačů.Push-pull obvody připojují neutrální zástrčku zesilovacího transformátoru ke kladnému napájecímu zdroji a dvě výkonové elektronky Střídavá práce, výstupní střídavý proud, protože výkonové tranzistory jsou připojeny ke společné zemi, obvody pohonu a ovládání jsou jednoduché a protože transformátor má určitou svodovou indukčnost, může omezit zkratový proud a tím zlepšit spolehlivost obvodu.Nevýhodou je nízké využití transformátoru a špatná schopnost řídit indukční zátěže.
Obvod střídače s plným můstkem překonává nedostatky obvodu push-pull.Výkonový tranzistor upravuje šířku výstupního pulsu a podle toho se mění i efektivní hodnota výstupního střídavého napětí.Protože obvod má volnoběžnou smyčku, ani pro indukční zátěže nebude průběh výstupního napětí zkreslen.Nevýhodou tohoto obvodu je, že výkonové tranzistory horního a spodního ramene nesdílejí zem, takže je třeba použít vyhrazený budicí obvod nebo izolovaný napájecí zdroj.Navíc, aby se zabránilo společnému vedení horního a dolního můstku, musí být navržen obvod, který se vypne a poté zapne, to znamená, že musí být nastaven mrtvý čas a struktura obvodu je složitější.
Výstup push-pull obvodu a full-bridge obvodu musí přidat zvyšovací transformátor.Vzhledem k tomu, že zvyšovací transformátor je velký, má nízkou účinnost a je dražší, s rozvojem výkonové elektroniky a mikroelektronické technologie se k dosažení zpětného chodu používá technologie vysokofrekvenční přeměny s vysokou hustotou výkonu.Zesilovací obvod předního stupně tohoto invertorového obvodu využívá push-pull strukturu, ale pracovní frekvence je nad 20 kHz.Zesilovací transformátor využívá vysokofrekvenční magnetický materiál jádra, takže má malé rozměry a nízkou hmotnost.Po vysokofrekvenční inverzi je přeměněn na vysokofrekvenční střídavý proud pomocí vysokofrekvenčního transformátoru a poté je vysokofrekvenční stejnosměrný proud (obvykle nad 300 V) získán přes vysokofrekvenční usměrňovací filtrační obvod a poté invertován přes obvod frekvenčního měniče.
S touto obvodovou strukturou se výrazně zlepší výkon střídače, odpovídajícím způsobem se sníží ztráta střídače naprázdno a zlepší se účinnost.Nevýhodou obvodu je, že obvod je komplikovaný a spolehlivost je nižší než u výše uvedených dvou obvodů.
Řídicí obvod invertorového obvodu
Všechny hlavní obvody výše uvedených měničů musí být realizovány řídicím obvodem.Obecně existují dvě metody řízení: obdélníková vlna a pozitivní a slabá vlna.Invertorový napájecí obvod s obdélníkovým výstupem je jednoduchý, má nízkou cenu, ale nízkou účinnost a velký obsah harmonických složek..Sinusový výstup je trendem vývoje měničů.S rozvojem technologie mikroelektroniky se objevily i mikroprocesory s PWM funkcemi.Proto invertorová technologie pro sinusový výstup dozrála.
1. Střídače s obdélníkovým výstupem v současné době většinou používají integrované obvody s pulzně šířkovou modulací, jako jsou SG 3 525, TL 494 a tak dále.Praxe prokázala, že použitím integrovaných obvodů SG3525 a použitím výkonových FETů jako spínaných výkonových komponent lze dosáhnout relativně vysokého výkonu a ceny měničů.Protože SG3525 má schopnost přímo řídit výkonové FET a má interní referenční zdroj a operační zesilovač a funkci ochrany proti podpětí, je jeho periferní obvod velmi jednoduchý.
2. Řídicí integrovaný obvod měniče se sinusovým výstupem, řídicí obvod měniče se sinusovým výstupem může být řízen mikroprocesorem, jako je 80 C 196 MC vyráběný společností INTEL Corporation a vyráběný společností Motorola Company.MP 16 a PI C 16 C 73 z produkce MI-CRO CHIP Company atd. Tyto jednočipové počítače mají více PWM generátorů a mohou nastavovat horní a horní můstkové rameno.Během mrtvého času použijte 80 C 196 MC společnosti INTEL k realizaci sinusového výstupního obvodu, 80 C 196 MC k dokončení generování sinusového signálu a detekce výstupního střídavého napětí pro dosažení stabilizace napětí.
Výběr výkonových zařízení v hlavním okruhu střídače
Volba hlavních výkonových komponentstřídačje velmi důležité.V současnosti mezi nejpoužívanější výkonové součástky patří Darlingtonovy výkonové tranzistory (BJT), výkonové tranzistory s efektem pole (MOS-F ET), izolované hradlové tranzistory (IGB).T) a vypínací tyristor (GTO) atd., nejpoužívanějšími zařízeními v malokapacitních nízkonapěťových systémech jsou MOS FET, protože MOS FET má nižší úbytek napětí v zapnutém stavu a vyšší Frekvence spínání IG BT je obecně používá se ve vysokonapěťových a velkokapacitních systémech.Je to proto, že odpor MOS FET v zapnutém stavu se zvyšuje s nárůstem napětí a IG BT je v systémech se střední kapacitou zaujímá větší výhodu, zatímco v systémech se super velkou kapacitou (nad 100 kVA) se obecně používají GTO. jako silové komponenty.
Čas odeslání: 21. října 2021
