Ensiklopedie-inleiding tot sonkrag-omskakelaars

Omskakelaar , ook bekend as kragreguleerder en kragreguleerder, is 'n noodsaaklike deel van die fotovoltaïese stelsel. Die hooffunksie van die fotovoltaïese omskakelaar is om die GS-krag wat deur die sonpanele opgewek word, om te skakel na WS-krag wat deur huishoudelike toestelle gebruik word. Al die elektrisiteit wat deur die sonpanele opgewek word, moet deur die omskakelaar verwerk word voordat dit na die buitewêreld uitgestuur kan word. [1] Deur die volbrugkring, word die SPWM-verwerker oor die algemeen gebruik om modulasie, filtering, spanningverhoging, ens. te ondergaan om sinusvormige WS-krag te verkry wat ooreenstem met die beligtingsladingsfrekwensie, aangeslane spanning, ens. vir stelseleindgebruikers. Met 'n omskakelaar kan 'n GS-battery gebruik word om AC-krag aan toestelle te verskaf.

Inleiding:

Die sonkrag-wisselstroom-kragopwekkingstelsel bestaan ​​uit sonpanele, laaibeheerder, omskakelaar en battery; die sonkrag-GS-kragopwekkingstelsel sluit nie omskakelaar in nie. Die proses van omskakeling van WS-krag in GS-krag word gelykrig genoem, die stroombaan wat die gelykrigfunksie voltooi word 'n gelykrigterkring genoem, en die toestel wat die gelykrigproses implementeer, word 'n gelykrigtertoestel of gelykrigter genoem. Dienooreenkomstig word die proses om GS-krag in WS-krag om te skakel omskakelaar genoem, die stroombaan wat die omskakelaarfunksie voltooi word 'n omsetterkring genoem, en die toestel wat die omskakelaarproses implementeer, word omsettertoerusting of omsetter genoem.

Die kern van die omskakelaartoestel is die omskakelaarkringbaan, waarna verwys word as die omskakelaarkring. Hierdie stroombaan voltooi die omskakelaarfunksie deur die kragelektroniese skakelaar aan en af ​​te skakel. Die omskakeling van krag elektroniese skakeltoestelle vereis sekere dryfpulse, en hierdie pulse kan aangepas word deur 'n spanningsein te verander. Die stroombaan wat pulse opwek en reguleer, word dikwels 'n beheerkring of beheerlus genoem. Die basiese struktuur van die omskakelaartoestel sluit, benewens die bogenoemde omsetterkring en beheerkring, 'n beskermingskring, 'n uitsetkring, 'n insetkring, 'n uitsetkring, ens.

Kenmerke:

Weens die diversiteit van geboue sal dit noodwendig lei tot die diversiteit van sonpaneelinstallasies. Om die omskakelingsdoeltreffendheid van sonenergie te maksimeer terwyl die pragtige voorkoms van die gebou in ag geneem word, vereis dit die diversifikasie van ons omsetters om die beste manier van sonenergie te bereik. Skakel om.

Gesentraliseerde inversie

Gesentraliseerde omskakelaar word algemeen gebruik in stelsels van groot fotovoltaïese kragstasies (>10kW). Baie parallelle fotovoltaïese snare is gekoppel aan die GS-invoer van dieselfde gesentraliseerde omskakelaar. Oor die algemeen word driefase IGBT-kragmodules vir hoë krag gebruik. Die kleineres gebruik veldeffektransistors en gebruik DSP-omskakelingsbeheerders om die kwaliteit van die opgewekte krag te verbeter sodat dit baie naby aan 'n sinusgolfstroom is. Die grootste kenmerk is die hoë krag en lae koste van die stelsel. Die doeltreffendheid en elektriese produksievermoë van die hele fotovoltaïese stelsel word egter beïnvloed deur die passing van fotovoltaïese snare en gedeeltelike skadu. Terselfdertyd word die kragopwekkingsbetroubaarheid van die hele fotovoltaïese stelsel beïnvloed deur die swak werkstatus van 'n sekere fotovoltaïese eenheidsgroep. Die jongste navorsingsrigtings is die gebruik van ruimtevektormodulasiebeheer en die ontwikkeling van nuwe omskakelaartopologieverbindings om hoë doeltreffendheid onder gedeeltelike lastoestande te verkry. Op die SolarMax-gesentraliseerde omskakelaar kan 'n fotovoltaïese skikking-koppelvlakkassie aangeheg word om elke string fotovoltaïese seilpanele te monitor. As een van die stringe nie behoorlik werk nie, sal die stelsel Die inligting word na die afstandbeheerder oorgedra, en hierdie string kan deur afstandbeheer gestop word, sodat die mislukking van een fotovoltaïese string nie die werk en energie-uitset sal verminder of beïnvloed nie. van die hele fotovoltaïese stelsel.

String omskakelaar

String-omsetters het die gewildste omsetters in die internasionale mark geword. Die string-omskakelaar is gebaseer op die modulêre konsep. Elke fotovoltaïese string (1kW-5kW) gaan deur 'n omskakelaar, het maksimum krag-pieknasporing aan die GS-kant, en is parallel aan die rooster aan die WS-kant gekoppel. Baie groot fotovoltaïese kragsentrales gebruik string-omskakelaars. Die voordeel is dat dit nie deur moduleverskille en skaduwees tussen snare beïnvloed word nie, en terselfdertyd die optimale bedryfspunt van fotovoltaïese modules verminder.

Mispas met die omskakelaar, waardeur kragopwekking verhoog word. Hierdie tegniese voordele verminder nie net stelselkoste nie, maar verhoog ook stelselbetroubaarheid. Terselfdertyd word die konsep van "meester-slaaf" tussen stringe ingevoer, sodat wanneer die krag van 'n enkele snaar in die stelsel nie 'n enkele omskakelaar kan laat werk nie, verskeie groepe fotovoltaïese stringe aan mekaar verbind kan word om een ​​of verskeie van hulle te werk. , waardeur meer elektriese energie geproduseer word. Die nuutste konsep is dat verskeie omskakelaars 'n "span" met mekaar vorm om die "meester-slaaf"-konsep te vervang, wat die stelsel meer betroubaar maak.

Meervoudige string omskakelaar

Multi-string-omskakelaar neem die voordele van gesentraliseerde omskakelaar en string-omskakelaar, vermy hul nadele, en kan toegepas word op fotovoltaïese kragstasies met etlike kilowatt. In die multi-string-omskakelaar is verskillende individuele kragpieknasporing en GS-na-GS-omsetters ingesluit. Die GS word in WS-krag omgeskakel deur 'n gemeenskaplike GS-na-AC-omskakelaar en aan die netwerk gekoppel. Verskillende graderings van fotovoltaïese snare (bv. verskillende nominale krag, verskillende aantal modules per string, verskillende vervaardigers van modules, ens.), verskillende groottes of verskillende tegnologieë van fotovoltaïese modules, verskillende oriëntasies van die snare (bv.: oos, suid en wes) , verskillende kantelhoeke of skakering, kan aan 'n gemeenskaplike omsetter gekoppel word, met elke string wat op hul onderskeie maksimum kragpiek werk. Terselfdertyd word die lengte van die GS-kabel verminder, wat die skadu-effek tussen snare en die verlies veroorsaak deur verskille tussen snare tot die minimum beperk.

Komponent omskakelaar

Die module-omskakelaar verbind elke fotovoltaïese module aan 'n omskakelaar, en elke module het 'n onafhanklike maksimum kragpieknasporing, sodat die module en die omskakelaar beter saamwerk. Gewoonlik gebruik in 50W tot 400W fotovoltaïese kragstasies, is die totale doeltreffendheid laer as dié van snaaromskakelaars. Aangesien hulle parallel aan die AC-kant gekoppel is, verhoog dit die kompleksiteit van die bedrading aan die AC-kant en maak onderhoud moeilik. Nog iets wat opgelos moet word, is hoe om meer effektief aan die netwerk te koppel. Die eenvoudige manier is om direk deur gewone AC-sokke aan die netwerk te koppel, wat koste en toerustinginstallasie kan verminder, maar dikwels sal die veiligheidstandaarde van die kragnetwerk op verskeie plekke dit dalk nie toelaat nie. Sodoende kan die kragmaatskappy beswaar maak teen die direkte koppeling van die opwekkingstoestel aan 'n gewone huishoudelike sok. Nog 'n veiligheidsverwante faktor is of 'n isolasietransformator (hoë frekwensie of lae frekwensie) benodig word en of 'n transformatorlose omskakelaar toegelaat word. Hierdie omskakelaar word die meeste in glasgordynmure gebruik.

Sonkrag-omskakelaardoeltreffendheid

Die doeltreffendheid van sonkrag-omsetters verwys na die groeiende mark vir sonkrag-omsetters (fotovoltaïese omsetters) as gevolg van die vraag na hernubare energie. En hierdie omsetters vereis uiters hoë doeltreffendheid en betroubaarheid. Die kragkringe wat in hierdie omsetters gebruik word, word ondersoek en die beste keuses vir skakel- en gelykrigtertoestelle word aanbeveel. Die algemene struktuur van 'n fotovoltaïese omskakelaar word in Figuur 1 getoon. Daar is drie verskillende omsetters om van te kies. Sonlig skyn op sonkragmodules wat in serie gekoppel is, en elke module bevat 'n stel sonseleenhede wat in serie gekoppel is. Die gelykstroom (GS) spanning wat deur sonkragmodules gegenereer word, is in die orde van 'n paar honderd volt, afhangende van die beligtingstoestande van die module-skikking, die temperatuur van die selle en die aantal modules wat in serie gekoppel is.

Die primêre funksie van hierdie tipe omskakelaar is om die inset-GS-spanning in 'n stabiele waarde om te skakel. Hierdie funksie word geïmplementeer deur 'n hupstoot-omskakelaar en vereis 'n hupstootskakelaar en 'n hupstootdiode. In die eerste argitektuur word die hupstootstadium gevolg deur 'n geïsoleerde volbrug-omskakelaar. Die doel van die volbrugtransformator is om isolasie te verskaf. Die tweede volbrug-omsetter op die uitset word gebruik om die GS van die eerste-fase volbrug-omsetter om te skakel na wisselstroom (WS) spanning. Die uitset daarvan word gefiltreer voordat dit via 'n bykomende dubbelkontak-aflosskakelaar aan die AC-netwerk gekoppel word, om veilige isolasie in die geval van 'n fout en isolasie van die toevoernetwerk in die nag te bied. Die tweede struktuur is 'n nie-geïsoleerde skema. Onder hulle word die WS-spanning direk gegenereer deur die GS-spanningsuitset deur die hupstootstadium. Die derde struktuur gebruik 'n innoverende topologie van kragskakelaars en kragdiodes om die funksies van die hupstoot- en AC-generasie-onderdele in 'n toegewyde topologie te integreer, wat die omskakelaar so doeltreffend moontlik maak ten spyte van die baie lae omskakelingsdoeltreffendheid van die sonpaneel. Nagenoeg 100%, maar baie belangrik. In Duitsland word verwag dat 'n 3kW-reeksmodule wat op 'n suidwaartse dak geïnstalleer is, 2550 kWh per jaar sal opwek. As die omskakelaardoeltreffendheid van 95% tot 96% verhoog word, kan 'n bykomende 25kWh elektrisiteit elke jaar opgewek word. Die koste om bykomende sonkragmodules te gebruik om hierdie 25kWh op te wek is gelykstaande aan die byvoeging van 'n omskakelaar. Aangesien die verhoging van doeltreffendheid van 95% tot 96% nie die koste van die omskakelaar sal verdubbel nie, is 'n belegging in 'n meer doeltreffende omskakelaar 'n onvermydelike keuse. Vir opkomende ontwerpe is die verhoging van omskakelaardoeltreffendheid op die mees koste-effektiewe wyse 'n sleutelontwerpkriterium. Wat die betroubaarheid en koste van die omskakelaar betref, is dit twee ander ontwerpkriteria. Hoër doeltreffendheid verminder temperatuurskommelings oor die lassiklus, en verbeter daardeur betroubaarheid, so hierdie riglyne hou eintlik verband. Die gebruik van modules sal ook betroubaarheid verhoog.

Boost skakelaar en diode

Alle getoonde topologieë vereis vinnige skakelaars. Die hupstootstadium en volbrugomskakelingstadium vereis vinnige skakeldiodes. Daarbenewens is skakelaars geoptimaliseer vir lae frekwensie (100Hz) skakeling ook nuttig vir hierdie topologieë. Vir enige gegewe silikontegnologie sal skakelaars wat vir vinnige skakeling geoptimaliseer is, hoër geleidingsverliese hê as skakelaars wat geoptimaliseer is vir lae-frekwensie skakeltoepassings.

Die hupstootstadium is oor die algemeen ontwerp as 'n deurlopende stroommodus-omskakelaar. Afhangende van die aantal sonkragmodules in die skikking wat in die omskakelaar gebruik word, kan jy kies of jy 600V- of 1200V-toestelle wil gebruik. Twee keuses vir kragskakelaars is MOSFET's en IGBT's. Oor die algemeen kan MOSFET's teen hoër skakelfrekwensies werk as IGBT's. Daarbenewens moet die invloed van die liggaamsdiode altyd in ag geneem word: in die geval van die hupstootstadium is dit nie 'n probleem nie aangesien die liggaamsdiode nie in normale bedryfsmodus gelei nie. MOSFET-geleidingsverliese kan bereken word uit die aan-weerstand RDS(ON), wat eweredig is aan die effektiewe matrysarea vir 'n gegewe MOSFET-familie. Wanneer die nominale spanning van 600V na 1200V verander, sal die geleidingsverliese van die MOSFET baie toeneem. Dus, selfs al is die gegradeerde RDS(ON) ekwivalent, is die 1200V MOSFET nie beskikbaar nie of die prys is te hoog.

Vir hupstootskakelaars gegradeer op 600V, kan superjunction MOSFET's gebruik word. Vir hoëfrekwensieskakeltoepassings het hierdie tegnologie die beste geleidingsverliese. MOSFET's met RDS(ON)-waardes onder 100 milliohm in TO-220-pakkette en MOSFET's met RDS(ON)-waardes onder 50 milliohm in TO-247-pakkette. Vir sonkrag-omskakelaars wat 1200V-kragskakeling benodig, is IGBT die gepaste keuse. Meer gevorderde IGBT-tegnologieë, soos NPT Trench en NPT Field Stop, is geoptimaliseer vir die vermindering van geleidingverliese, maar ten koste van hoër skakelverliese, wat hulle minder geskik maak vir hupstoottoepassings by hoë frekwensies.

Gebaseer op die ou NPT-planêre tegnologie, is 'n toestel FGL40N120AND ontwikkel wat die doeltreffendheid van die hupstootkring met hoë skakelfrekwensie kan verbeter. Dit het 'n EOFF van 43uJ/A. In vergelyking met die meer gevorderde tegnologie-toestelle is die EOFF 80uJ/A, maar dit moet verkry word. Hierdie soort werkverrigting is baie moeilik. Die nadeel van die FGL40N120AND-toestel is dat die versadigingsspanningsval VCE(SAT) (3.0V vs. 2.1V by 125ºC) hoog is, maar sy lae skakelverliese by hoë hupstoot skakelfrekwensies meer as vergoed hiervoor. Die toestel integreer ook 'n anti-parallelle diode. Onder normale hupstoot werking sal hierdie diode nie gelei nie. Tydens opstart of tydens verbygaande toestande is dit egter moontlik dat die hupstootkring in aktiewe modus aangedryf word, in welke geval die anti-parallelle diode sal gelei. Aangesien die IGBT self nie 'n inherente liggaamsdiode het nie, word hierdie saamverpakte diode benodig om betroubare werking te verseker. Vir hupstootdiodes word vinnige hersteldiodes soos Stealth™ of koolstofsilikondiodes vereis. Koolstof-silikondiodes het baie lae voorwaartse spanning en verliese. Wanneer 'n hupstootdiode gekies word, moet die effek van omgekeerde herstelstroom (of aansluitingskapasitansie van 'n koolstof-silikondiode) op die hupstootskakelaar in ag geneem word, aangesien dit bykomende verliese tot gevolg sal hê. Hier kan die nuutgeloodsde Stealth II-diode FFP08S60S hoër werkverrigting lewer. Wanneer VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us, en die gevaltemperatuur 100ºC is, is die berekende skakelverlies laer as die FFP08S60S-parameter van 205mJ. Deur die ISL9R860P2 Stealth-diode te gebruik, bereik hierdie waarde 225mJ. Daarom verbeter dit ook die doeltreffendheid van die omskakelaar by hoë skakelfrekwensies.

Brugskakelaars en diodes

Na MOSFET-volbrugfiltrering genereer die uitsetbrug 'n 50Hz sinusvormige spanning en stroomsein. 'n Algemene implementering is om 'n standaard volbrug-argitektuur te gebruik (Figuur 2). In die figuur, as die skakelaars aan die linker- en onderkant regs bo aangeskakel word, word 'n positiewe spanning tussen die linker- en regterterminale gelaai; as die skakelaars regs bo en links onder aangeskakel word, word 'n negatiewe spanning tussen die linker- en regterklem gelaai. Vir hierdie toepassing is slegs een skakelaar gedurende 'n sekere tydperk aan. Een skakelaar kan oorgeskakel word na PWM hoë frekwensie en die ander skakelaar na lae frekwensie 50Hz. Aangesien die selflaaikring op die omskakeling van lae-end toestelle staatmaak, word die lae-end toestelle oorgeskakel na PWM hoë frekwensie, terwyl die hoë-end toestelle na 50Hz lae frekwensie oorgeskakel word. Hierdie toepassing gebruik 'n 600V kragskakelaar, so die 600V superjunction MOSFET is baie geskik vir hierdie hoëspoed skakel toestel. Omdat hierdie skakeltoestelle die volle omgekeerde herstelstroom van ander toestelle sal weerstaan ​​wanneer die skakelaar aan is, is vinnigherstel-superaansluitingtoestelle soos die 600V FCH47N60F ideale keuses. Sy RDS(ON) is 73 milliohm, en sy geleidingsverlies is baie laag in vergelyking met ander soortgelyke vinnige hersteltoestelle. Wanneer hierdie toestel teen 50Hz omskakel, is dit nie nodig om die vinnige herstelfunksie te gebruik nie. Hierdie toestelle het uitstekende dv/dt en di/dt eienskappe, wat stelselbetroubaarheid verbeter in vergelyking met standaard superjunction MOSFETs.

Nog 'n opsie wat die moeite werd is om te ondersoek, is die gebruik van die FGH30N60LSD-toestel. Dit is 'n 30A/600V IGBT met 'n versadigingsspanning VCE(SAT) van slegs 1.1V. Sy afskakelverlies EOFF is baie hoog en bereik 10mJ, so dit is slegs geskik vir lae-frekwensie-omskakeling. 'n 50 milliohm MOSFET het 'n aan-weerstand RDS(ON) van 100 milliohm by bedryfstemperatuur. Daarom, by 11A, het dit dieselfde VDS as die VCE(SAT) van die IGBT. Aangesien hierdie IGBT op ouer afbreektegnologie gebaseer is, verander VCE(SAT) nie veel met temperatuur nie. Hierdie IGBT verminder dus die algehele verliese in die uitsetbrug, waardeur die algehele doeltreffendheid van die omskakelaar verhoog word. Die feit dat die FGH30N60LSD IGBT elke halfsiklus van een kragomskakelingstegnologie na 'n ander toegewyde topologie oorskakel, is ook nuttig. IGBT's word hier as topologiese skakelaars gebruik. Vir vinniger skakeling word konvensionele en vinnige herstel superjunction toestelle gebruik. Vir 1200V toegewyde topologie en volbrugstruktuur, is die voorgenoemde FGL40N120AND 'n skakelaar wat baie geskik is vir nuwe hoëfrekwensie sonkragomsetters. Wanneer gespesialiseerde tegnologieë diodes benodig, is Stealth II, Hyperfast™ II-diodes en koolstof-silikondiodes uitstekende oplossings.

funksie:

Die omskakelaar het nie net die funksie van DC na AC-omskakeling nie, maar het ook die funksie om die werkverrigting van sonselle en die funksie van stelselfoutbeskerming te maksimeer. Ter opsomming is daar outomatiese loop- en afskakelfunksies, maksimum kragopsporingsbeheerfunksie, onafhanklike werkingvoorkomingsfunksie (vir roostergekoppelde stelsels), outomatiese spanningaanpassingsfunksie (vir roostergekoppelde stelsels), GS-opsporingsfunksie (vir roostergekoppelde stelsels) ), en DC-grondopsporing. Funksie (vir netwerkgekoppelde stelsels). Hier is 'n kort inleiding tot die outomatiese loop- en afskakelfunksies en die maksimum kragnasporingbeheerfunksie.

Outomatiese werking en afskakelfunksie: Na sonop in die oggend neem die intensiteit van sonstraling geleidelik toe, en die uitset van die sonsel neem ook toe. Wanneer die uitsetkrag wat benodig word vir die omskakelaarwerking bereik word, begin die omskakelaar outomaties loop. Nadat hy in werking is, sal die omskakelaar die uitset van die sonselmodules te alle tye monitor. Solank as wat die uitsetkrag van die sonselmodules groter is as die uitsetkrag wat benodig word vir die omskakelaartaak, sal die omskakelaar aanhou werk; dit sal tot sononder stop, selfs al kan die omskakelaar ook op reënerige dae werk. Wanneer die sonkragmodule-uitset kleiner word en die omskakelaaruitset nader 0, gaan die omskakelaar in 'n bystandtoestand.

Maksimum kragopsporingsbeheerfunksie: Die uitset van die sonselmodule verander met die intensiteit van sonstraling en die temperatuur van die sonselmodule self (skyfietemperatuur). Daarbenewens, omdat sonselmodules die eienskap het dat spanning afneem namate stroom toeneem, is daar 'n optimale bedryfspunt wat maksimum krag kan verkry. Die intensiteit van sonstraling is besig om te verander, en natuurlik verander die optimale werkspunt ook. Verwant aan hierdie veranderinge word die werkspunt van die sonselmodule altyd by die maksimum kragpunt gehou, en die stelsel verkry altyd die maksimum kraguitset vanaf die sonselmodule. Hierdie soort beheer is maksimum kragopsporingsbeheer. Die grootste kenmerk van omsetters wat in sonkragopwekkingstelsels gebruik word, is dat hulle die maksimum kragpuntnasporing-funksie (MPPT) insluit.

tipe

Toepassingsomvangklassifikasie

(1) Gewone omskakelaar

DC 12V of 24V insette, AC 220V, 50Hz uitset, krag van 75W tot 5000W, sommige modelle het AC en DC omskakeling, dit wil sê, UPS funksie.

(2) Omskakelaar/laaier alles-in-een masjien

In hierdie tipe omskakelaar kan gebruikers verskeie vorme van krag gebruik om AC-ladings aan te dryf: wanneer daar AC-krag is, word die AC-krag gebruik om die las deur die omskakelaar aan te dryf, of om die battery te laai; wanneer daar geen AC-krag is nie, word die battery gebruik om die AC-lading aan te dryf. . Dit kan saam met verskeie kragbronne gebruik word: batterye, kragopwekkers, sonpanele en windturbines.

(3) Spesiale omskakelaar vir pos en telekommunikasie

Verskaf hoëgehalte 48V-omskakelaars vir pos- en telekommunikasiedienste. Die produkte is van goeie gehalte, hoë betroubaarheid, modulêre (module is 1KW) omsetters, en het N+1 oortolligheidsfunksie en kan uitgebrei word (krag van 2KW na 20KW). ).

(4) Spesiale omskakelaar vir lugvaart en weermag

Hierdie tipe omskakelaar het 'n 28Vdc-inset en kan die volgende AC-uitsette verskaf: 26Vac, 115Vac, 230Vac. Sy uitsetfrekwensie kan wees: 50Hz, 60Hz en 400Hz, en die uitsetkrag wissel van 30VA tot 3500VA. Daar is ook GS-GS-omsetters en frekwensie-omsetters wat aan lugvaart toegewy is.

Uitset golfvorm klassifikasie

(1) Vierkantgolf-omskakelaar

Die WS-spanninggolfvorm-uitset deur die vierkantgolf-omskakelaar is 'n vierkantgolf. Die omsetterstroombane wat deur hierdie tipe omskakelaar gebruik word, is nie presies dieselfde nie, maar die algemene kenmerk is dat die stroombaan relatief eenvoudig is en die aantal kragskakelaarbuise wat gebruik word, klein is. Die ontwerpkrag is gewoonlik tussen honderd watt en een kilowatt. Die voordele van vierkantgolf-omskakelaar is: eenvoudige stroombaan, goedkoop prys en maklike instandhouding. Die nadeel is dat die vierkantgolfspanning 'n groot aantal hoë-orde harmonieke bevat, wat addisionele verliese in lastoestelle met ysterkern induktors of transformators sal produseer, wat steuring op radio's en sekere kommunikasietoerusting sal veroorsaak. Boonop het hierdie tipe omskakelaar tekortkominge soos onvoldoende spanningsreguleringsreeks, onvolledige beskermingsfunksie en relatief hoë geraas.

(2) Stapgolf-omskakelaar

Die wisselspanning-golfvorm-uitset deur hierdie tipe omskakelaar is 'n stapgolf. Daar is baie verskillende lyne vir die omskakelaar om stapgolfuitset te realiseer, en die aantal stappe in die uitsetgolfvorm verskil baie. Die voordeel van die stapgolf-omskakelaar is dat die uitsetgolfvorm aansienlik verbeter word in vergelyking met die vierkantgolf, en die hoë-orde harmoniese inhoud word verminder. Wanneer die stappe meer as 17 bereik, kan die uitsetgolfvorm 'n kwasi-sinusvormige golf bereik. Wanneer transformatorlose uitset gebruik word, is die algehele doeltreffendheid baie hoog. Die nadeel is dat die leergolf-superposisiekring baie kragskakelaarbuise gebruik, en sommige van die stroombaanvorme vereis veelvuldige stelle GS-kraginsette. Dit bring probleme met die groepering en bedrading van sonselskikkings en die gebalanseerde laai van batterye. Daarbenewens het die trapgolfspanning steeds 'n mate van hoëfrekwensie-interferensie vir radio's en sommige kommunikasietoerusting.

Sinusgolf-omskakelaar

Die WS-spanninggolfvorm-uitset deur die sinusgolfomskakelaar is 'n sinusgolf. Die voordele van die sinusgolf-omskakelaar is dat dit goeie uitsetgolfvorm, baie lae vervorming, min steuring aan radio's en toerusting, en lae geraas het. Daarbenewens het dit volledige beskermingsfunksies en hoë algehele doeltreffendheid. Die nadele is: die stroombaan is relatief kompleks, vereis hoë onderhoudstegnologie en is duur.

Die klassifikasie van bogenoemde drie tipes omsetters is nuttig vir ontwerpers en gebruikers van fotovoltaïese stelsels en windkragstelsels om omsetters te identifiseer en te kies. Trouens, omsetters met dieselfde golfvorm het steeds groot verskille in stroombaanbeginsels, toestelle wat gebruik word, beheermetodes, ens.

Ander klassifikasiemetodes

1. Volgens die frekwensie van uitset AC-krag, kan dit verdeel word in kragfrekwensie-omskakelaar, mediumfrekwensie-omskakelaar en hoëfrekwensie-omskakelaar. Die frekwensie van kragfrekwensie-omskakelaar is 50 tot 60Hz; die frekwensie van mediumfrekwensie-omskakelaar is oor die algemeen 400Hz tot meer as tien kHz; die frekwensie van hoëfrekwensie-omskakelaar is oor die algemeen meer as tien kHz na MHz.

2. Volgens die aantal fases wat deur die omsetter uitgevoer word, kan dit verdeel word in enkelfase-omskakelaar, driefase-omskakelaar en meerfase-omskakelaar.

3. Volgens die bestemming van die omskakelaar se uitsetkrag, kan dit verdeel word in aktiewe omskakelaar en passiewe omskakelaar. Enige omskakelaar wat die elektriese energie-uitset deur die omskakelaar na die industriële kragnetwerk oordra, word 'n aktiewe omskakelaar genoem; enige omskakelaar wat die elektriese energie-uitset deur die omskakelaar na een of ander elektriese las oordra, word 'n passiewe omskakelaar genoem. toestel.

4. Volgens die vorm van die omskakelaar-hoofstroombaan, kan dit verdeel word in enkel-einde-omskakelaar, druk-trek-omskakelaar, halfbrug-omskakelaar en volbrug-omskakelaar.

5. Volgens die tipe hoofskakeltoestel van die omskakelaar, kan dit verdeel word in tiristor-omskakelaar, transistor-omskakelaar, veldeffek-omskakelaar en geïsoleerde hek bipolêre transistor (IGBT) omskakelaar. Dit kan in twee kategorieë verdeel word: "semi-beheerde" omskakelaar en "ten volle beheerde" omskakelaar. Eersgenoemde het nie die vermoë om self af te skakel nie, en die komponent verloor sy beheerfunksie nadat dit aangeskakel is, dus word dit "semi-beheerde" genoem en gewone tiristors val in hierdie kategorie; laasgenoemde het die vermoë om self af te skakel, dit wil sê, daar is geen toestel Die aan en af ​​kan deur die beheerelektrode beheer word, dus word dit "ten volle beheerde tipe" genoem. Kragveldeffektransistors en geïsoleerde hek-tweekragtransistors (IGBT) behoort almal tot hierdie kategorie.

6. Volgens DC-kragtoevoer kan dit verdeel word in spanningsbronomskakelaar (VSI) en stroombronomskakelaar (CSI). In eersgenoemde is die GS-spanning byna konstant, en die uitsetspanning is 'n afwisselende vierkantgolf; in laasgenoemde is die GS-stroom byna konstant, en die uitsetstroom is 'n afwisselende vierkantgolf.

7. Volgens die omskakelaarbeheermetode kan dit verdeel word in frekwensiemodulasie (PFM) omskakelaar en pulswydtemodulasie (PWM) omskakelaar.

8. Volgens die werkmodus van die omskakelaar-skakelkring, kan dit verdeel word in resonante omskakelaar, vaste frekwensie harde skakel omskakelaar en vaste frekwensie sagte skakel omskakelaar.

9. Volgens die kommutasiemetode van die omskakelaar kan dit verdeel word in las-gekommuteerde omskakelaar en self-gekommuteerde omskakelaar.

Prestasie parameters:

Daar is baie parameters en tegniese toestande wat die werkverrigting van 'n omskakelaar beskryf. Hier gee ons slegs 'n kort verduideliking van die tegniese parameters wat algemeen gebruik word wanneer omsetters evalueer word.

1. Omgewingstoestande vir die gebruik van die omskakelaar. Normale gebruikstoestande van die omskakelaar: die hoogte oorskry nie 1000m nie, en die lugtemperatuur is 0~+40℃.

2. GS insetkragtoevoer toestande, inset GS spanning fluktuasie reeks: ±15% van die aangeslane spanning waarde van die battery pak.

3. Nominale uitsetspanning, binne die gespesifiseerde toelaatbare fluktuasiegebied van die inset-GS-spanning, verteenwoordig dit die aangeslane spanningswaarde wat die omskakelaar behoort te kan uitvoer. Die stabiele akkuraatheid van die uitset-gegradeerde spanningswaarde het gewoonlik die volgende bepalings:

(1) Tydens bestendige werking moet die spanningskommelingsreeks beperk word, byvoorbeeld, die afwyking daarvan moet nie ±3% of ±5% van die aangeslane waarde oorskry nie.

(2) In dinamiese situasies waar die las skielik verander of deur ander steuringsfaktore beïnvloed word, moet die uitsetspanningsafwyking nie ±8% of ±10% van die aangeslane waarde oorskry nie.

4. Gegradeerde uitsetfrekwensie, die frekwensie van die omskakelaar-uitset AC-spanning moet 'n relatief stabiele waarde wees, gewoonlik die kragfrekwensie van 50Hz. Die afwyking moet onder normale werksomstandighede binne ±1% wees.

5. Gegradeerde uitsetstroom (of gegradeerde uitsetkapasiteit) dui die aangeslane uitsetstroom van die omskakelaar binne die gespesifiseerde laskragfaktorreeks aan. Sommige omskakelaarprodukte gee gegradeerde uitsetkapasiteit, uitgedruk in VA of kVA. Die gegradeerde kapasiteit van die omskakelaar is wanneer die uitset drywingsfaktor 1 is (dit wil sê suiwer weerstandslas), die aangeslane uitsetspanning is die produk van die aangeslane uitsetstroom.

6. Gegradeerde uitsetdoeltreffendheid. Die doeltreffendheid van die omskakelaar is die verhouding van sy uitsetkrag tot die insetkrag onder gespesifiseerde werksomstandighede, uitgedruk in %. Die doeltreffendheid van die omskakelaar by gegradeerde uitsetkapasiteit is volle vragdoeltreffendheid, en die doeltreffendheid by 10% van gegradeerde uitsetkapasiteit is lae vragdoeltreffendheid.

7. Die maksimum harmoniese inhoud van die omskakelaar. Vir 'n sinusgolf-omskakelaar, onder weerstandslas, moet die maksimum harmoniese inhoud van die uitsetspanning ≤10% wees.

8. Die oorladingskapasiteit van die omskakelaar verwys na die vermoë van die omskakelaar om meer as die aangeslane stroomwaarde in 'n kort tydperk onder bepaalde toestande uit te voer. Die oorladingskapasiteit van die omskakelaar moet aan sekere vereistes voldoen onder die gespesifiseerde laskragfaktor.

9. Die doeltreffendheid van die omskakelaar is die verhouding van die omskakelaar se uitset aktiewe drywing tot die inset aktiewe drywing (of DC drywing) onder die aangeslane uitset spanning, uitset stroom en gespesifiseerde las drywing faktor.

10. Laskragfaktor verteenwoordig die omskakelaar se vermoë om induktiewe of kapasitiewe ladings te dra. Onder sinusgolftoestande is die laskragfaktor 0,7 ~ 0,9 (vertraging), en die gegradeerde waarde is 0,9.

11. Lasasimmetrie. Onder 'n 10% asimmetriese las moet die asimmetrie van die uitsetspanning van 'n vastefrekwensie driefase-omskakelaar ≤10% wees.

12. Uitsetspanningwanbalans. Onder normale bedryfstoestande moet die driefase spanningswanbalans (verhouding van omgekeerde volgorde komponent tot positiewe volgorde komponent) uitset deur die omskakelaar nie 'n gespesifiseerde waarde oorskry nie, gewoonlik uitgedruk in %, soos 5 % of 8%.

13. Beginkenmerke: Onder normale bedryfstoestande behoort die omskakelaar 5 keer in 'n ry normaalweg te kan begin onder vollas en geen-las bedryfstoestande.

14. Beskermingsfunksies, die omskakelaar moet opgestel word: kortsluitingbeskerming, oorstroombeskerming, oortemperatuurbeskerming, oorspanningbeskerming, onderspanningbeskerming en faseverliesbeskerming. Onder hulle beteken oorspanningbeskerming dat daar vir omsetters sonder spanningstabiliseringsmaatreëls uitset-oorspanningbeskermingsmaatreëls moet wees om die negatiewe terminaal te beskerm teen skade deur uitsetoorspanning. Oorstroombeskerming verwys na die oorstroombeskerming van die omskakelaar, wat in staat moet wees om tydige optrede te verseker wanneer die las kortgesluit is of die stroom die toelaatbare waarde oorskry om dit te beskerm teen skade deur oplewingstroom.

15. Interferensie en anti-interferensie, die omskakelaar moet in staat wees om elektromagnetiese interferensie in die algemene omgewing te weerstaan ​​onder gespesifiseerde normale werksomstandighede. Die teen-interferensie-werkverrigting en elektromagnetiese verenigbaarheid van die omskakelaar moet aan relevante standaarde voldoen.

16. Omsetters wat nie gereeld bedryf, gemonitor en onderhou word nie, moet ≤95db wees; omsetters wat gereeld bedryf, gemonitor en onderhou word, moet ≤80db wees.

17. Vertoning, die omskakelaar moet toegerus wees met datavertoning van parameters soos AC-uitsetspanning, uitsetstroom en uitsetfrekwensie, en seinvertoning van insette lewendig, bekragtig en foutstatus.

18. Kommunikasiefunksie. Die afstandkommunikasiefunksie stel gebruikers in staat om die masjien se bedryfstatus en gestoorde data na te gaan sonder om na die webwerf te gaan.

19. Die golfvormvervorming van die uitsetspanning. Wanneer die omskakelaar-uitsetspanning sinusvormig is, moet die maksimum toelaatbare golfvormvervorming (of harmoniese inhoud) gespesifiseer word. Gewoonlik uitgedruk as die totale golfvormvervorming van die uitsetspanning, moet die waarde daarvan nie 5% oorskry nie (10% word toegelaat vir enkelfase-uitset).

20. Begineienskappe, wat die omskakelaar se vermoë om met las te begin en sy werkverrigting tydens dinamiese werking kenmerk. Die omskakelaar moet betroubare begin onder gegradeerde las verseker.

21. Geraas. Transformators, filterinduktors, elektromagnetiese skakelaars, waaiers en ander komponente in krag elektroniese toerusting produseer almal geraas. Wanneer die omskakelaar normaal werk, moet sy geraas nie 80dB oorskry nie, en die geraas van 'n klein omskakelaar moet nie 65dB oorskry nie.

Battery eienskappe:

PV battery

Om 'n sonkrag-omskakelaarstelsel te ontwikkel, is dit belangrik om eers die verskillende kenmerke van sonselle (PV-selle) te verstaan. Rp en Rs is parasitiese weerstande, wat onder ideale omstandighede onderskeidelik oneindig en nul is.

Ligintensiteit en temperatuur kan die bedryfseienskappe van FV-selle aansienlik beïnvloed. Die stroom is eweredig aan die ligintensiteit, maar veranderinge in lig het min effek op die bedryfspanning. Die bedryfspanning word egter deur temperatuur beïnvloed. 'n Verhoging in batterytemperatuur verminder die bedryfspanning, maar het min effek op die stroom wat opgewek word. Die figuur hieronder illustreer die uitwerking van temperatuur en lig op FV-modules.

Veranderinge in ligintensiteit het 'n groter impak op battery se uitsetkrag as veranderinge in temperatuur. Dit geld vir alle algemeen gebruikte PV-materiale. 'n Belangrike gevolg van die kombinasie van hierdie twee effekte is dat die krag van 'n FV-sel afneem met dalende ligintensiteit en/of stygende temperatuur.

Maksimum kragpunt (MPP)

Sonselle kan oor 'n wye reeks spannings en strome werk. Die MPP word bepaal deur voortdurend die weerstandslas op die verligte sel van nul (kortsluitinggebeurtenis) tot 'n baie hoë waarde (oopkringgebeurtenis) te verhoog. MPP is die bedryfspunt waar V x I sy maksimum waarde bereik en by hierdie beligtingsintensiteit kan Maksimum drywing bereik word. Die uitsetkrag wanneer 'n kortsluiting (PV spanning gelyk aan nul) of oop stroombaan (PV stroom gelyk aan nul) gebeur, is nul.

Monokristallyne silikonsonselle van hoë gehalte produseer 'n oopbaanspanning van 0,60 volt by 'n temperatuur van 25°C. Met volle sonlig en 'n lugtemperatuur van 25°C, kan die temperatuur van 'n gegewe sel naby aan 45°C wees, wat die oopkringspanning tot ongeveer 0.55V sal verminder. Soos die temperatuur toeneem, hou die oopkringspanning aan om af te neem totdat die PV-module kortsluit.

Maksimum krag by 'n batterytemperatuur van 45°C word tipies geproduseer teen 80% oopkringspanning en 90% kortsluitstroom. Die kortsluitstroom van die battery is amper eweredig aan die beligting, en die oopkringspanning mag slegs met 10% afneem wanneer die beligting met 80% verminder word. Batterye van laer gehalte sal die spanning vinniger verminder wanneer die stroom toeneem, en sodoende die beskikbare krag verminder. Die uitset het van 70% tot 50% gedaal, of selfs net 25%.

Die sonkrag-mikro-omskakelaar moet verseker dat die FV-modules op enige gegewe tydstip by die MPP werk sodat maksimum energie uit die FV-modules verkry kan word. Dit kan bereik word deur 'n maksimum kragpunt-beheerlus, ook bekend as 'n maksimum kragpunt-spoorsnyer (MPPT), te gebruik. Om 'n hoë verhouding van MPP-nasporing te bereik, vereis ook dat die PV-uitsetspanningsrimpeling klein genoeg is sodat die PV-stroom nie te veel verander wanneer dit naby die maksimum kragpunt werk nie.

Die MPP-spanningreeks van FV-modules kan gewoonlik in die reeks van 25V tot 45V gedefinieer word, met 'n kragopwekking van ongeveer 250W en 'n oopbaanspanning onder 50V.

Gebruik en onderhoud:

gebruik

1. Koppel en installeer die toerusting streng in ooreenstemming met die vereistes van die omskakelaar se werking en instandhoudingsinstruksies. Tydens installasie moet u noukeurig kyk: of die draaddeursnee aan die vereistes voldoen; of die komponente en terminale los is tydens vervoer; of die geïsoleerde dele goed geïsoleer is; of die stelsel se begronding aan die regulasies voldoen.

2. Die omskakelaar moet streng volgens die gebruiks- en onderhoudsinstruksies bedryf en gebruik word. Veral: voordat jy die masjien aanskakel, let op of die insetspanning normaal is; let tydens gebruik op of die volgorde van aan- en afskakel van die masjien korrek is, en of die aanduidings van elke meter en aanwyserlig normaal is.

3. Omskakelaars het oor die algemeen outomatiese beskerming vir stroombaanbreking, oorstroom, oorspanning, oorverhitting en ander items, so wanneer hierdie verskynsels voorkom, is dit nie nodig om met die hand af te skakel nie; die beskermingspunte van outomatiese beskerming word gewoonlik by die fabriek ingestel en hoef nie weer aan te pas nie.

4. Daar is hoë spanning in die omskakelaarkas. Operateurs word oor die algemeen nie toegelaat om die kasdeur oop te maak nie, en die kasdeur moet op gewone tye gesluit wees.

5. Wanneer die kamertemperatuur 30°C oorskry, moet hitte-afvoer en verkoelingsmaatreëls getref word om toerustingonderbreking te voorkom en die dienslewe van die toerusting te verleng.

Onderhoud en inspeksie

1. Kontroleer gereeld of die bedrading van elke deel van die omskakelaar stewig is en of daar enige losheid is. Veral die waaier, kragmodule, insetterminaal, uitsetterminaal en aarding moet noukeurig nagegaan word.

2. Sodra die alarm afskakel, word dit nie toegelaat om dadelik te begin nie. Die oorsaak moet uitgevind en herstel word voordat dit begin word. Die inspeksie moet streng in ooreenstemming met die stappe wat in die omskakelaarinstandhoudingshandleiding gespesifiseer word, uitgevoer word.

3. Operateurs moet spesiale opleiding ontvang en in staat wees om die oorsake van algemene foute te bepaal en dit uit te skakel, soos om sekerings, komponente en beskadigde stroombaanborde vaardig te vervang. Onopgeleide personeel word nie toegelaat om die toerusting te gebruik nie.

4. Indien 'n ongeluk plaasvind wat moeilik is om uit te skakel of die oorsaak van die ongeluk onduidelik is, moet gedetailleerde rekords van die ongeluk gehou word en die omskakelaarvervaardiger moet betyds in kennis gestel word vir oplossing.