Принципът на работа и характеристиките на фотоволтаичния инвертор

Принципът на работа на инвертора:

Ядрото на инверторното устройство е веригата на инверторния превключвател, която накратко се нарича инверторна верига.Веригата допълва функцията на инвертора чрез включване и изключване на захранващия електронен превключвател.

Характеристика:

(1) Необходима е висока ефективност.

Поради високата цена на слънчевите клетки в момента, за да увеличим максимално използването на слънчевите клетки и да подобрим ефективността на системата, трябва да се опитаме да подобрим ефективността на инвертора.

(2) Изисква се висока надеждност.

Понастоящем системата от фотоволтаични електроцентрали се използва главно в отдалечени райони и много електроцентрали са необслужвани и поддържани, което изисква инверторът да има разумна структура на веригата, строг избор на компоненти и изисква инверторът да има различни защитни функции, като като: защита срещу обратна полярност на входния DC, защита от късо съединение на AC изхода, защита от прегряване, защита от претоварване и др.

(3) Входното напрежение трябва да има по-широк диапазон на адаптация.

Тъй като клемното напрежение на слънчевата клетка варира в зависимост от натоварването и интензитета на слънчевата светлина.Особено когато батерията старее, нейното напрежение на клемите варира значително.Например, за 12V батерия нейното напрежение на клемите може да варира между 10V и 16V, което изисква инверторът да работи нормално в голям диапазон на входно напрежение DC.

Класификация на фотоволтаичните инвертори:

Има много начини за класифициране на инверторите.Например, според броя на фазите на изходното променливотоково напрежение от инвертора, той може да бъде разделен на еднофазни инвертори и трифазни инвертори;Разделени на транзисторни инвертори, тиристорни инвертори и изключващи тиристорни инвертори.Съгласно принципа на инверторната верига, тя може също да бъде разделена на инвертор на самовъзбуждащи се трептения, инвертор със стъпаловидна вълнова суперпозиция и инвертор с модулация на ширината на импулса.Според приложението в свързана към мрежата система или система извън мрежата, тя може да бъде разделена на свързан към мрежата инвертор и инвертор извън мрежата.За да се улеснят оптоелектронните потребители при избора на инвертори, тук само инверторите са класифицирани според различните приложими случаи.

1. Централизиран инвертор

Технологията на централизирания инвертор е, че няколко паралелни фотоволтаични струни са свързани към DC входа на един и същ централизиран инвертор.Обикновено трифазните IGBT силови модули се използват за висока мощност, а полеви транзистори се използват за ниска мощност.DSP преобразува контролера, за да подобри качеството на генерираната мощност, правейки я много близка до синусоидален ток, който обикновено се използва в системи за големи фотоволтаични електроцентрали (>10kW).Най-голямата характеристика е, че мощността на системата е висока и цената е ниска, но тъй като изходното напрежение и ток на различни фотоволтаични низове често не съвпадат напълно (особено когато фотоволтаичните низове са частично блокирани поради мътност, сянка, петна , и т.н.), се приема централизираният инвертор.Промяната на начина ще доведе до намаляване на ефективността на инверторния процес и намаляване на енергията на потребителите на електроенергия.В същото време надеждността на производството на електроенергия на цялата фотоволтаична система се влияе от лошото работно състояние на фотоволтаичната група.Най-новата насока на изследване е използването на управление на пространствена векторна модулация и разработването на нова топологична връзка на инвертори за постигане на висока ефективност при условия на частично натоварване.

2. Стрингов инвертор

Стринговият инвертор е базиран на модулната концепция.Всеки фотоволтаичен низ (1-5kw) преминава през инвертор, има проследяване на максималната пикова мощност от страна на DC и е свързан паралелно от страната на AC.Най-популярният инвертор на пазара.

Много големи фотоволтаични електроцентрали използват стрингови инвертори.Предимството е, че не се влияе от разликите в модулите и засенчването между низовете и в същото време намалява несъответствието между оптималната работна точка на фотоволтаичните модули и инвертора, като по този начин увеличава генерирането на енергия.Тези технически предимства не само намаляват цената на системата, но и повишават надеждността на системата.В същото време се въвежда концепцията за „главен-подчинен“ между струните, така че системата да може да свърже няколко групи фотоволтаични струни заедно и да остави една или няколко от тях да работят при условие, че единична струна енергия не може да направи работа с един инвертор., като по този начин произвежда повече електроенергия.

Най-новата концепция е, че няколко инвертора формират „екип“ един с друг вместо концепцията „главен-подчинен“, което прави надеждността на системата една стъпка напред.Понастоящем доминират стринговите инвертори без трансформатор.

3. Микро инвертор

В традиционна фотоволтаична система входът за постоянен ток на всеки стрингов инвертор е свързан последователно от около 10 фотоволтаични панела.Когато 10 панела са свързани последователно, ако единият не работи добре, този низ ще бъде засегнат.Ако един и същ MPPT се използва за множество входове на инвертора, всички входове също ще бъдат засегнати, което значително намалява ефективността на генерирането на електроенергия.При практически приложения различни фактори на запушване като облаци, дървета, комини, животни, прах, лед и сняг ще причинят горните фактори и ситуацията е много често срещана.Във фотоволтаичната система на микроинвертора всеки панел е свързан към микроинвертор.Когато един от панелите не работи добре, само този панел ще бъде засегнат.Всички други фотоволтаични панели ще работят оптимално, което ще направи цялостната система по-ефективна и ще генерира повече енергия.При практически приложения, ако низовият инвертор се повреди, това ще доведе до прекъсване на функционирането на няколко киловата слънчеви панели, докато въздействието от повредата на микроинвертора е доста малко.

4. Оптимизатор на мощността

Инсталирането на оптимизатор на мощността в система за производство на слънчева енергия може значително да подобри ефективността на преобразуване и да опрости функциите на инвертора, за да намали разходите.За да се реализира интелигентна система за генериране на слънчева енергия, оптимизаторът на мощността на устройството наистина може да накара всяка слънчева клетка да работи най-добре и да наблюдава състоянието на консумация на батерията по всяко време.Оптимизаторът на мощността е устройство между системата за генериране на електроенергия и инвертора и основната му задача е да замени оригиналната функция за проследяване на оптималната мощност на инвертора.Оптимизаторът на мощността извършва изключително бързо оптимално сканиране на точката на мощност за проследяване по аналогия чрез опростяване на веригата и една слънчева клетка съответства на оптимизатор на мощността, така че всяка слънчева клетка може наистина да постигне оптимално проследяване на точката на мощност. Освен това състоянието на батерията може да бъде се наблюдава по всяко време и навсякъде чрез поставяне на комуникационен чип и проблемът може да бъде докладван незабавно, така че съответният персонал да може да го отстрани възможно най-скоро.

Функцията на фотоволтаичния инвертор

Инверторът не само има функцията за преобразуване на DC-AC, но също така има функцията за максимизиране на производителността на слънчевата клетка и функцията за защита от повреда на системата.За да обобщим, има функции за автоматична работа и изключване, функция за контрол на максималната мощност, функция за анти-независима работа (за система, свързана с мрежа), функция за автоматично регулиране на напрежението (за система, свързана с мрежа), функция за откриване на постоянен ток (за система, свързана с мрежата). свързана система), функция за откриване на DC заземяване (за системи, свързани към мрежата).Ето кратко въведение към функциите за автоматична работа и изключване и функцията за контрол на максималната мощност.

(1) Автоматична работа и функция за спиране

След изгрев сутрин интензитетът на слънчевата радиация постепенно се увеличава и мощността на слънчевата клетка също се увеличава.Когато изходната мощност, изисквана от инвертора, бъде достигната, инверторът започва да работи автоматично.След като влезе в експлоатация, инверторът ще следи изхода на модула на соларната клетка през цялото време.Докато изходната мощност на модула на слънчевата клетка е по-голяма от изходната мощност, необходима за работа на инвертора, инверторът ще продължи да работи;ще спре при залез слънце, дори ако е облачно и дъждовно.Инверторът също може да работи.Когато изходът на модула на слънчевата клетка стане по-малък и изходът на инвертора е близо до 0, инверторът ще формира състояние на готовност.

(2) Контролна функция за проследяване на максимална мощност

Изходът на модула на слънчевата клетка варира в зависимост от интензитета на слънчевата радиация и температурата на самия модул на слънчевата клетка (температура на чипа).Освен това, тъй като модулът на соларната клетка има характеристиката, че напрежението намалява с увеличаването на тока, има оптимална работна точка, където може да се получи максимална мощност.Интензитетът на слънчевата радиация се променя и очевидно оптималната работна точка също се променя.По отношение на тези промени, работната точка на модула на слънчевата клетка винаги е в точката на максимална мощност и системата винаги получава максимална изходна мощност от модула на слънчевата клетка.Този контрол е контролът за проследяване на максимална мощност.Най-голямата характеристика на инверторите за слънчеви енергийни системи е, че те включват функцията за проследяване на максимална мощност (MPPT).