Atualmente, o sistema de geração de energia fotovoltaica da China é principalmente um sistema CC, que deve carregar a energia elétrica gerada pela bateria solar, e a bateria fornece energia diretamente à carga. Por exemplo, o sistema de iluminação doméstica solar no noroeste da China e o sistema de fonte de alimentação da estação de microondas, longe da grade, são todos o sistema DC. Esse tipo de sistema tem uma estrutura simples e baixo custo. No entanto, devido às diferentes tensões de carga CC (como 12V, 24V, 48V, etc.), é difícil obter padronização e compatibilidade do sistema, especialmente para o poder civil, pois a maioria das cargas CA é usada com energia CC. É difícil para a fonte de alimentação fotovoltaica fornecer eletricidade para entrar no mercado como uma mercadoria. Além disso, a geração de energia fotovoltaica acabará por obter uma operação conectada à grade, que deve adotar um modelo de mercado maduro. No futuro, os sistemas de geração de energia fotovoltaica CA se tornarão o mainstream 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 a saída de potência CA consiste em quatro partes: Matriz fotovoltaica, controlador de carga e descarga, bateria e inversor (o sistema de geração de energia conectado à grade geralmente pode salvar a bateria) e o inversor é o componente chave. A fotovoltaica tem requisitos mais altos para inversores:
1. É necessária alta eficiência. Devido ao alto preço das células solares atualmente, a fim de maximizar o uso de células solares e melhorar a eficiência do sistema, é necessário tentar melhorar a eficiência do inversor.
2. É necessária alta confiabilidade. Atualmente, os sistemas de geração de energia fotovoltaica são usados principalmente em áreas remotas, e muitas usinas são desacompanhadas e mantidas. Isso exige que o inversor tenha uma estrutura de circuito razoável, seleção estrita de componentes e exija que o inversor tenha várias funções de proteção, como proteção de conexão de polaridade DC de entrada, proteção de curto -circuito de saída CA, superaquecimento, proteção contra sobrecarga etc.
3. A tensão de entrada CC é necessária para ter uma ampla gama de adaptação. Como a tensão do 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 alteração da capacidade restante da bateria e a resistência interna. Especialmente quando a bateria está envelhecendo, sua tensão terminal varia amplamente. Por exemplo, a tensão do terminal de uma bateria de 12 V pode variar de 10 V a 16 V. Isso exige que o inversor opere em um DC maior, certifique -se de garantir a operação normal dentro da faixa de tensão de entrada e garantir a estabilidade da tensão de saída CA.
4. Nos sistemas de geração de energia fotovoltaica média e grande de 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 a potência da onda quadrada for usada, a saída conterá mais componentes harmônicos e os harmônicos mais altos gerarão perdas adicionais. Muitos sistemas de geração de energia fotovoltaica são carregados com equipamentos de comunicação ou instrumentação. O equipamento tem requisitos mais altos sobre a qualidade da rede elétrica. Quando os sistemas de geração de energia fotovoltaica de média e grande capacidade são conectados à grade, a fim de evitar a poluição por energia com a grade pública, o inversor também é obrigado a gerar uma corrente de onda senoidal.
O inversor converte a corrente direta em corrente alternada. Se a tensão de corrente direta for baixa, ela será impulsionada por um transformador de corrente alternado para obter uma tensão e frequência de corrente alternada padrão. Para inversores de grande capacidade, devido à alta tensão de 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 CC é relativamente baixa, como 12V, para 24V, um circuito de impulso deve ser projetado. Os inversores médios e pequenos de capacidade geralmente incluem circuitos inversores push-pull, circuitos de inversores de ponte completa e circuitos inversores de aumento de aumento de alta frequência. Os circuitos push-pull conectam o plugue neutro do transformador de impulso à fonte de alimentação positiva, e dois tubos de energia trabalham alternativa, energia CA de saída, porque os transistores de potência estão conectados ao solo comum, os circuitos de acionamento e controle são simples e, como o transformador tem uma certa indutância de vazamento, ele pode limitar a corrente de circuito curto, melhorando a confiabilidade da confiabilidade da circuito. A desvantagem é que a utilização do transformador é baixa e a capacidade de gerar cargas indutivas é ruim.
O circuito de 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 loop de roda livre, mesmo para cargas indutivas, a forma de onda de tensão de saída não será distorcida. A desvantagem deste circuito é que os transistores de potência dos braços superiores e inferiores não compartilham o solo; portanto, um circuito de acionamento dedicado ou uma fonte de alimentação isolada deve ser usada. Além disso, para impedir a condução comum dos braços da ponte superior e inferior, um circuito deve ser projetado para ser desligado e depois ligado, ou seja, um tempo morto deve ser definido e a estrutura do circuito é mais complicada.
A saída do circuito push-pull e o circuito de ponte completa deve adicionar um transformador de subida. Como o transformador de intensificação é grande em tamanho, baixo em eficiência e mais caro, com o desenvolvimento da tecnologia de eletrônicos de energia e microeletrônica, a tecnologia de conversão de alta frequência é usada para alcançar a reversa, pode realizar o inversor de alta densidade de potência. O circuito de impulso em estágio frontal deste circuito do inversor adota uma estrutura push-pull, mas a frequência de trabalho está acima de 20kHz. O transformador de impulso adota material de núcleo magnético de alta frequência, por isso é pequeno em tamanho e peso leve. Após 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 direta de alta tensão (geralmente acima de 300V) é obtida através de um circuito de filtro retificador de alta frequência e depois invertido através de um circuito de inversor de frequência de potência.
Com essa estrutura de circuito, a potência do inversor é bastante aprimorada, a perda de sem carga do inversor é correspondentemente reduzida e a eficiência é aprimorada. A desvantagem do circuito é que o circuito é complicado e a confiabilidade é menor que os dois circuitos acima.
Circuito de controle do circuito do inversor
Os principais circuitos dos inversores acima mencionados precisam ser realizados por um circuito de controle. Geralmente, existem dois métodos de controle: onda quadrada e onda positiva e fraca. O circuito da fonte de alimentação do inversor com a saída de onda quadrada é simples, com baixo custo, mas com baixa eficiência e grande em componentes harmônicos. . A saída de onda senoidal é a tendência de desenvolvimento dos inversores. Com o desenvolvimento da tecnologia de microeletrônica, os microprocessadores com funções PWM também foram lançados. Portanto, a tecnologia do inversor para a saída de ondas senoidal amadureceu.
1. Os inversores com saída de onda quadrada atualmente usam principalmente circuitos integrados de modulação de 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, pois os componentes de energia de comutação podem obter um desempenho relativamente alto e inversores de preço. Como o SG3525 tem a capacidade de direcionar diretamente a capacidade dos FETs de potência e possui a fonte de referência interna e a função de proteção operacional e de proteção de subtensão, portanto, seu circuito periférico é muito simples.
2. O circuito integrado do controle do inversor com saída de onda senoidal, o circuito de controle do inversor com saída de onda senoidal pode ser controlada 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 de PWM e podem definir os braços da ponte superior e superior. Durante o tempo morto, use os 80 C 196 MC da Intel Company para realizar o circuito de saída de onda senoidal, 80 ° C 196 MC para completar a geração de sinal de onda senoidal e detectar a tensão de saída CA para obter estabilização de tensão.
Seleção de dispositivos de energia no circuito principal do inversor
A escolha dos principais componentes de potência doinversoré muito importante. Atualmente, os componentes de potência mais usados incluem Darlington Power Transistores (BJT), transistores de efeito de campo de potência (MOS-FET), transistores de porta isolados (IGB). T) e o tiristor de desligamento (GTO), etc., os dispositivos mais usados em sistemas de baixa tensão de pequena capacidade são MOS FET, porque o MOS FET possui queda de tensão no estado mais baixa e maior a frequência de comutação de Ig BT é geralmente usada 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 está em sistemas de média capacidade ocupa uma vantagem maior, enquanto em sistemas de capacidade super grande (acima de 100 kVA), os GTOs são geralmente usados como componentes de potência.
Hora de postagem: outubro-21-2021
