Atualmente, o sistema de geração de energia fotovoltaica da China é principalmente um sistema DC, que carrega a energia elétrica gerada pela bateria solar, e a bateria fornece energia diretamente para a carga. Por exemplo, o sistema solar de iluminação doméstica no noroeste da China e o sistema de fornecimento de energia da estação de microondas distante da rede são todos sistemas DC. Este tipo de sistema possui estrutura simples e baixo custo. No entanto, devido às diferentes tensões CC de carga (como 12V, 24V, 48V, etc.), é difícil conseguir padronização e compatibilidade do sistema, especialmente para energia civil, pois a maioria das cargas CA são usadas com energia CC. . É difícil para o fornecimento de energia fotovoltaica fornecer eletricidade para entrar no mercado como uma mercadoria. Além disso, a geração de energia fotovoltaica acabará por atingir a operação conectada à rede, que deverá adotar um modelo de mercado maduro. No futuro, os sistemas de geração de energia fotovoltaica AC se tornarão a corrente principal da geração de energia fotovoltaica.
Os requisitos do sistema de geração de energia fotovoltaica para fonte de alimentação do inversor
O sistema de geração de energia fotovoltaica usando saída de energia CA consiste em quatro partes: matriz fotovoltaica, controlador de carga e descarga, bateria e inversor (o sistema de geração de energia conectado à rede geralmente pode economizar a bateria), e o inversor é o componente principal. A energia fotovoltaica tem requisitos mais elevados para inversores:
1. É necessária alta eficiência. Devido ao alto preço das células solares atualmente, para maximizar o uso das células solares e melhorar a eficiência do sistema, é necessário tentar melhorar a eficiência do inversor.
2. É necessária alta confiabilidade. Actualmente, os sistemas de geração de energia fotovoltaica são utilizados principalmente em áreas remotas, e muitas centrais eléctricas não são vigiadas e mantidas. Isso exige que o inversor tenha uma estrutura de circuito razoável, seleção rigorosa de componentes e exija que o inversor tenha várias funções de proteção, como proteção de conexão de polaridade CC de entrada, proteção contra curto-circuito de saída CA, superaquecimento, proteção contra sobrecarga, etc.
3. A tensão de entrada CC deve ter uma ampla faixa de adaptação. Como a tensão terminal da bateria muda com a carga e a intensidade da luz solar, embora a bateria tenha um efeito importante na tensão da bateria, a tensão da bateria flutua com a mudança na capacidade restante e na resistência interna da bateria. Especialmente quando a bateria está envelhecendo, sua tensão terminal varia amplamente. Por exemplo, a tensão terminal de uma bateria de 12 V pode variar de 10 V a 16 V. Isso requer que o inversor opere com uma CC maior. Garanta a operação normal dentro da faixa de tensão de entrada e garanta a estabilidade da tensão de saída CA.
4. Em sistemas de geração de energia fotovoltaica de média e grande capacidade, a saída da fonte de alimentação do inversor deve ser uma onda senoidal com menos distorção. Isso ocorre porque em sistemas de média e grande capacidade, se for utilizada energia de onda quadrada, a saída conterá mais componentes harmônicos e harmônicos mais altos gerarão perdas adicionais. Muitos sistemas de geração de energia fotovoltaica são carregados com equipamentos de comunicação ou instrumentação. O equipamento possui requisitos mais elevados quanto à qualidade da rede elétrica. Quando os sistemas de geração de energia fotovoltaica de média e grande capacidade estão conectados à rede, para evitar poluição de energia com a rede pública, o inversor também é necessário para produzir uma corrente de onda senoidal.
O inversor converte corrente contínua em corrente alternada. Se a tensão de corrente contínua for baixa, ela é reforçada por um transformador de corrente alternada para obter uma tensão e frequência de corrente alternada padrão. Para inversores de grande capacidade, devido à alta tensão do barramento CC, a saída CA geralmente não precisa de um transformador para aumentar a tensão para 220V. Nos inversores de média e pequena capacidade, a tensão DC é relativamente baixa, como 12V. Para 24V, um circuito boost deve ser projetado. Os inversores de média e pequena capacidade geralmente incluem circuitos inversores push-pull, circuitos inversores de ponte completa e circuitos inversores boost de alta frequência. Os circuitos push-pull conectam o plugue neutro do transformador boost à fonte de alimentação positiva e dois tubos de alimentação Trabalho alternativo, saída de energia CA, porque os transistores de potência estão conectados ao terra comum, os circuitos de acionamento e controle são simples, e porque o transformador possui uma certa indutância de vazamento, pode limitar a corrente de curto-circuito, melhorando assim a confiabilidade do circuito. A desvantagem é que a utilização do transformador é baixa e a capacidade de acionar cargas indutivas é baixa.
O circuito inversor de ponte completa supera as deficiências do circuito push-pull. O transistor de potência ajusta a largura do pulso de saída e o valor efetivo da tensão CA de saída muda de acordo. Como o circuito possui um circuito de roda livre, mesmo para cargas indutivas, a forma de onda da tensão de saída não será distorcida. A desvantagem deste circuito é que os transistores de potência dos braços superior e inferior não compartilham o aterramento, portanto deve ser utilizado um circuito de acionamento dedicado ou uma fonte de alimentação isolada. Além disso, para evitar a condução comum dos braços da ponte superior e inferior, deve-se projetar um circuito para ser desligado e depois ligado, ou seja, deve ser definido um tempo morto e a estrutura do circuito é mais complicada.
A saída do circuito push-pull e do circuito de ponte completa deve adicionar um transformador elevador. Como o transformador elevador é grande em tamanho, baixa eficiência e mais caro, com o desenvolvimento da eletrônica de potência e da tecnologia microeletrônica, a tecnologia de conversão elevadora de alta frequência é usada para obter reversão. Ele pode realizar um inversor de alta densidade de potência. O circuito de reforço do estágio frontal deste circuito inversor adota estrutura push-pull, mas a frequência de trabalho está acima de 20KHz. O transformador de reforço adota material de núcleo magnético de alta frequência, por isso é pequeno em tamanho e leve. Após a inversão de alta frequência, ela é convertida em corrente alternada de alta frequência através de um transformador de alta frequência e, em seguida, a corrente contínua de alta tensão (geralmente acima de 300 V) é obtida através de um circuito de filtro retificador de alta frequência e, em seguida, invertida através de um circuito inversor de frequência de potência.
Com esta estrutura de circuito, a potência do inversor é bastante melhorada, a perda sem carga do inversor é correspondentemente reduzida e a eficiência é melhorada. A desvantagem do circuito é que ele é complicado e a confiabilidade é menor do que os dois circuitos acima.
Circuito de controle do circuito inversor
Todos os circuitos principais dos inversores mencionados acima precisam ser realizados por um circuito de controle. Geralmente, existem dois métodos de controle: onda quadrada e onda positiva e fraca. O circuito de alimentação do inversor com saída de onda quadrada é simples, de baixo custo, mas de baixa eficiência e grande em componentes harmônicos. . A saída de onda senoidal é a tendência de desenvolvimento de inversores. Com o desenvolvimento da tecnologia microeletrônica, também surgiram microprocessadores com funções PWM. Portanto, a tecnologia do inversor para saída de onda senoidal amadureceu.
1. Atualmente, os inversores com saída de onda quadrada usam principalmente circuitos integrados de modulação por largura de pulso, como SG 3 525, TL 494 e assim por diante. A prática provou que o uso de circuitos integrados SG3525 e o uso de FETs de potência como componentes de comutação de potência podem alcançar inversores de desempenho e preço relativamente altos. Como o SG3525 tem a capacidade de acionar diretamente a capacidade de FETs de potência e possui fonte de referência interna, amplificador operacional e função de proteção contra subtensão, seu circuito periférico é muito simples.
2. O circuito integrado de controle do inversor com saída de onda senoidal, o circuito de controle do inversor com saída de onda senoidal pode ser controlado por um microprocessador, como 80 C 196 MC produzido pela INTEL Corporation e produzido pela Motorola Company. MP 16 e PI C 16 C 73 produzidos pela MI-CRO CHIP Company, etc. Esses computadores de chip único possuem vários geradores PWM e podem definir os braços da ponte superior e superior. Durante o tempo morto, use o 80 C 196 MC da empresa INTEL para realizar o circuito de saída de onda senoidal, 80 C 196 MC para completar a geração do sinal de onda senoidal e detectar a tensão de saída CA para obter a estabilização de tensão.
Seleção de Dispositivos de Potência no Circuito Principal do Inversor
A escolha dos principais componentes de potência doinversoré muito importante. Atualmente, os componentes de potência mais utilizados incluem transistores de potência Darlington (BJT), transistores de efeito de campo de potência (MOS-F ET), transistores de porta isolada (IGB). T) e tiristor de desligamento (GTO), etc., os dispositivos mais utilizados em sistemas de baixa tensão de pequena capacidade são MOS FET, porque MOS FET tem menor queda de tensão no estado e maior A frequência de comutação do IG BT é geralmente usado em sistemas de alta tensão e grande capacidade. Isso ocorre porque a resistência no estado do MOS FET aumenta com o aumento da tensão, e o IG BT ocupa uma vantagem maior em sistemas de média capacidade, enquanto em sistemas de capacidade supergrande (acima de 100 kVA), os GTOs são geralmente usados como componentes de potência.
Horário da postagem: 21 de outubro de 2021
