Тренутно, кинески фотонапонски систем за производњу енергије је углавном ДЦ систем, који треба да пуни електричну енергију коју генерише соларна батерија, а батерија директно напаја напајање. На пример, соларни систем осветљења домаћинства у северозападној Кини и систем напајања микроталасне станице далеко од мреже су једносмерни системи. Овај тип система има једноставну структуру и ниску цену. Међутим, због различитих једносмерних напона оптерећења (као што су 12В, 24В, 48В, итд.), тешко је постићи стандардизацију и компатибилност система, посебно за цивилно напајање, јер се већина АЦ оптерећења користи са једносмерном струјом. . Фотонапонско напајање је тешко да снабдева електричном енергијом да уђе на тржиште као роба. Поред тога, фотонапонска производња електричне енергије ће на крају постићи рад повезан са мрежом, који мора усвојити зрели тржишни модел. У будућности, фотонапонски системи за производњу електричне енергије наизменичном струјом постаће главни ток фотонапонске производње енергије.
Захтеви фотонапонског система за производњу енергије за инвертерско напајање
Фотонапонски систем за производњу енергије који користи излаз наизменичне струје састоји се од четири дела: фотонапонског низа, контролера пуњења и пражњења, батерије и инвертера (систем за производњу електричне енергије повезан на мрежу генерално може да уштеди батерију), а претварач је кључна компонента. Фотонапон има веће захтеве за претвараче:
1. Потребна је висока ефикасност. Због високе цене соларних ћелија тренутно, како би се максимизирала употреба соларних ћелија и побољшала ефикасност система, потребно је покушати побољшати ефикасност претварача.
2. Потребна је висока поузданост. Тренутно се фотонапонски системи за производњу енергије углавном користе у удаљеним подручјима, а многе електране су без надзора и одржаване. Ово захтева да претварач има разумну структуру кола, строгу селекцију компоненти и захтева да претварач има различите заштитне функције, као што су заштита од улазног ДЦ поларитета, заштита од кратког споја на излазу наизменичне струје, прегревања, заштита од преоптерећења итд.
3. ДЦ улазни напон је потребан да има широк опсег прилагођавања. Пошто се напон на терминалу батерије мења са оптерећењем и интензитетом сунчеве светлости, иако батерија има важан утицај на напон батерије, напон батерије варира са променом преосталог капацитета батерије и унутрашњег отпора. Нарочито када батерија стари, њен напон на терминалу увелико варира. На пример, напон терминала батерије од 12 В може да варира од 10 В до 16 В. Ово захтева да претварач ради на већој једносмерној струји. Обезбедите нормалан рад унутар опсега улазног напона и обезбедите стабилност излазног напона наизменичне струје.
4. У фотонапонским системима за производњу енергије средњег и великог капацитета, излаз инверторског напајања треба да буде синусни талас са мање изобличења. То је зато што у системима средњег и великог капацитета, ако се користи снага правоугаоног таласа, излаз ће садржати више хармонијских компоненти, а виши хармоници ће генерисати додатне губитке. Многи фотонапонски системи за производњу енергије су оптерећени комуникационом или инструментацијском опремом. Опрема има веће захтеве у погледу квалитета електричне мреже. Када су фотонапонски системи за производњу електричне енергије средњег и великог капацитета повезани на мрежу, како би се избегло загађење електричне енергије са јавном мрежом, инвертер је такође обавезан да производи струју синусног таласа.
Инвертер претвара једносмерну струју у наизменичну. Ако је напон једносмерне струје низак, он се појачава трансформатором наизменичне струје да би се добио стандардни напон и фреквенција наизменичне струје. За претвараче великог капацитета, због високог напона ДЦ магистрале, АЦ излазу генерално није потребан трансформатор за повећање напона на 220В. У претварачима средњег и малог капацитета, једносмерни напон је релативно низак, као што је 12В. За 24В, потребно је пројектовати појачано коло. Инвертори средњег и малог капацитета углавном укључују пусх-пулл инвертерска кола, инвертерска кола са пуним мостом и високофреквентна кола инвертера за појачавање. Пусх-пулл кола повезују неутрални утикач појачаног трансформатора са позитивним напајањем, а две струјне цеви Наизменични рад, излазна наизменична струја, јер су транзистори снаге повезани на заједничку масу, погонска и управљачка кола су једноставна, и јер трансформатор има одређену индуктивност цурења, може ограничити струју кратког споја, чиме се побољшава поузданост кола. Недостатак је што је искоришћеност трансформатора ниска и способност покретања индуктивних оптерећења слаба.
Инвертерско коло са пуним мостом превазилази недостатке пусх-пулл кола. Транзистор снаге подешава ширину излазног импулса, а ефективна вредност излазног наизменичног напона се мења у складу са тим. Пошто коло има петљу слободног хода, чак и за индуктивна оптерећења, таласни облик излазног напона неће бити изобличен. Недостатак овог кола је што транзистори снаге горњег и доњег крака не деле масу, па се мора користити наменско погонско коло или изоловано напајање. Поред тога, да би се спречила заједничка проводљивост горњег и доњег крака моста, коло мора бити пројектовано да се искључи, а затим укључи, односно да се подеси мртво време, а структура кола је компликованија.
На излазу пусх-пулл кола и пуног моста мора се додати трансформатор за повећање. Пошто је појачани трансформатор велике величине, ниске ефикасности и скупљи, са развојем енергетске електронике и технологије микроелектронике, користи се високофреквентна технологија конверзије повећања снаге за постизање обрнутог. Може остварити претварач велике густине снаге. Коло за појачање предњег степена овог инвертерског кола усваја пусх-пулл структуру, али радна фреквенција је изнад 20КХз. Појачавајући трансформатор усваја високофреквентни материјал магнетног језгра, тако да је мале величине и мале тежине. Након високофреквентне инверзије, она се претвара у високофреквентну наизменичну струју кроз високофреквентни трансформатор, а затим се високонапонска једносмерна струја (углавном изнад 300В) добија кроз коло високофреквентног исправљача, а затим се инвертује кроз струјно коло претварача фреквенције.
Са овом структуром кола, снага инвертора је знатно побољшана, губитак без оптерећења претварача је сходно томе смањен, а ефикасност је побољшана. Недостатак кола је што је коло компликовано и поузданост је нижа од горња два кола.
Управљачко коло инверторског кола
Сва главна кола горе наведених претварача морају бити реализована помоћу управљачког кола. Генерално, постоје две методе контроле: квадратни талас и позитиван и слаб талас. Инвертерско коло напајања са излазом правоугаоног таласа је једноставно, ниске цене, али ниске ефикасности и велике хармонијске компоненте. . Излаз синусног таласа је тренд развоја инвертера. Са развојем технологије микроелектронике, изашли су и микропроцесори са ПВМ функцијама. Због тога је технологија инвертера за излаз синусног таласа сазрела.
1. Инвертори са излазом квадратног таласа тренутно углавном користе интегрисана кола за модулацију ширине импулса, као што су СГ 3 525, ТЛ 494 и тако даље. Пракса је доказала да се коришћењем интегрисаних кола СГ3525 и употребом ФЕТ-ова снаге као компоненти комутационе снаге могу постићи релативно високе перформансе и цена претварача. Пошто СГ3525 има могућност директног покретања ФЕТ-ова снаге и има интерни референтни извор и оперативно појачало и функцију заштите од поднапона, тако да је његово периферно коло веома једноставно.
2. Интегрисано коло за контролу претварача са излазом синусног таласа, контролно коло претварача са излазом синусног таласа може се контролисати помоћу микропроцесора, као што је 80 Ц 196 МЦ који производи ИНТЕЛ Цорпоратион, а производи компанија Моторола. МП 16 и ПИ Ц 16 Ц 73 које производи компанија МИ-ЦРО ЦХИП, итд. Ови рачунари са једним чипом имају више ПВМ генератора и могу да подесе горњи и горњи крак моста. Током мртвог времена, користите 80 Ц 196 МЦ компаније ИНТЕЛ да реализујете излазно коло синусног таласа, 80 Ц 196 МЦ да завршите генерисање синусног сигнала и детектујте излазни напон наизменичне струје да бисте постигли стабилизацију напона.
Избор енергетских уређаја у главном колу претварача
Избор главних енергетских компонентиинвертерје веома важно. Тренутно, најчешће коришћене компоненте напајања укључују Дарлингтон транзисторе снаге (БЈТ), транзисторе са ефектом поља снаге (МОС-Ф ЕТ), транзисторе са изолованим капима (ИГБ). Т) и тиристор за искључивање (ГТО) итд., најчешће коришћени уређаји у нисконапонским системима малог капацитета су МОС ФЕТ, јер МОС ФЕТ има мањи пад напона у укљученом стању и већи. Фреквенција пребацивања ИГ БТ је генерално користи се у системима високог напона и великог капацитета. То је зато што се отпор МОС ФЕТ-а у укљученом стању повећава са повећањем напона, а ИГ БТ је у системима средњег капацитета заузима већу предност, док се у системима супер великог капацитета (изнад 100 кВА) генерално користе ГТО-ови. као компоненте снаге.
Време поста: 21.10.2021
