Енциклопедия въведение в соларните инвертори

Инвертор , известен също като регулатор на мощността и регулатор на мощността, е съществена част от фотоволтаичната система. Основната функция на фотоволтаичния инвертор е да преобразува постоянния ток, генериран от слънчевите панели, в променлив ток, използван от домакинските уреди. Цялото електричество, генерирано от слънчевите панели, трябва да бъде обработено от инвертора, преди да може да бъде изведено към външния свят. [1] Чрез веригата с пълен мост SPWM процесорът обикновено се използва за модулиране, филтриране, повишаване на напрежението и т.н., за да се получи синусоидална променливотокова мощност, която съответства на честотата на светлинния товар, номиналното напрежение и т.н. за крайните потребители на системата. С инвертор, DC батерия може да се използва за осигуряване на AC захранване на уредите.

Въведение:

Слънчевата система за променлив ток се състои от слънчеви панели, контролер за зареждане, инвертор и батерия; слънчевата система за генериране на постоянен ток не включва инвертор. Процесът на преобразуване на променливотоково захранване в постоянен ток се нарича коригиране, веригата, която изпълнява функцията на коригиране, се нарича токоизправителна верига, а устройството, което осъществява процеса на коригиране, се нарича токоизправително устройство или токоизправител. Съответно процесът на преобразуване на постоянен ток в променливотоково захранване се нарича инвертор, веригата, която изпълнява функцията на инвертора, се нарича инверторна верига, а устройството, което реализира инверторния процес, се нарича инверторно оборудване или инвертор.

Ядрото на инверторното устройство е веригата на инверторния превключвател, наричана инверторна верига. Тази схема допълва функцията на инвертора чрез включване и изключване на захранващия електронен превключвател. Превключването на силовите електронни превключващи устройства изисква определени управляващи импулси и тези импулси могат да се регулират чрез промяна на сигнал за напрежение. Веригата, която генерира и регулира импулси, често се нарича управляваща верига или контролна верига. Основната структура на инверторното устройство включва, в допълнение към гореспоменатата инверторна верига и верига за управление, защитна верига, изходна верига, входна верига, изходна верига и т.н.

Характеристика:

Поради разнообразието от сгради, това неизбежно ще доведе до разнообразие от инсталации на слънчеви панели. За да се увеличи максимално ефективността на преобразуване на слънчевата енергия, като същевременно се вземе предвид красивият външен вид на сградата, това изисква диверсификация на нашите инвертори, за да постигнем най-добрия начин за слънчева енергия. Преобразуване.

Централизирано обръщане

Централизираният инвертор обикновено се използва в системи от големи фотоволтаични електроцентрали (>10kW). Много паралелни фотоволтаични низове са свързани към DC входа на същия централизиран инвертор. Обикновено трифазните IGBT силови модули се използват за висока мощност. По-малките използват полеви транзистори и използват DSP контролери за преобразуване, за да подобрят качеството на генерираната мощност, така че да е много близко до синусоидален ток. Най-голямата характеристика е високата мощност и ниската цена на системата. Ефективността и електрическият производствен капацитет на цялата фотоволтаична система обаче се влияят от съвпадението на фотоволтаичните струни и частичното засенчване. В същото време надеждността на производството на електроенергия на цялата фотоволтаична система се влияе от лошото работно състояние на определена група фотоволтаични модули. Най-новите изследователски насоки са използването на управление на пространствена векторна модулация и разработването на нови инверторни топологични връзки за постигане на висока ефективност при условия на частично натоварване. Към централизирания инвертор SolarMax може да се прикрепи интерфейсна кутия за фотоволтаични масиви, за да се наблюдава всяка поредица от фотоволтаични панели. Ако един от низовете не работи правилно, системата ще Информацията се предава на дистанционното управление и този низ може да бъде спрян чрез дистанционно управление, така че повредата на един фотоволтаичен низ няма да намали или повлияе на работата и изхода на енергия на цялата фотоволтаична система.

Струнен инвертор

Стринговите инвертори се превърнаха в най-популярните инвертори на международния пазар. Стринговият инвертор е базиран на модулната концепция. Всеки фотоволтаичен низ (1kW-5kW) преминава през инвертор, има проследяване на максималната пикова мощност в края на DC и е свързан паралелно към мрежата в края на AC. Много големи фотоволтаични електроцентрали използват стрингови инвертори. Предимството е, че не се влияе от модулни разлики и сенки между низовете и в същото време намалява оптималната работна точка на фотоволтаичните модули.

Несъответствие с инвертора, като по този начин се увеличава производството на електроенергия. Тези технически предимства не само намаляват системните разходи, но и повишават надеждността на системата. В същото време се въвежда концепцията за "master-slave" между низовете, така че когато мощността на единичен низ в системата не може да накара един инвертор да работи, няколко групи фотоволтаични низове могат да бъдат свързани заедно, за да позволят един или няколко от тях да работят. , като по този начин произвежда повече електрическа енергия. Най-новата концепция е, че няколко инвертора образуват "екип" един с друг, за да заменят концепцията "главен-подчинен", което прави системата по-надеждна.

Многострунов инвертор

Многоструновият инвертор използва предимствата на централизирания инвертор и стринговия инвертор, избягва техните недостатъци и може да се прилага към фотоволтаични електроцентрали с няколко киловата. В многоструновия инвертор са включени различни индивидуални пикови проследявания на мощността и DC-към-DC преобразуватели. DC се преобразува в променливотоково захранване чрез общ инвертор DC към AC и се свързва към мрежата. Различни мощности на фотоволтаични струни (напр. различна номинална мощност, различен брой модули на струна, различни производители на модули и т.н.), различни размери или различни технологии на фотоволтаични модули, различни ориентации на струните (напр.: изток, юг и запад) , различни ъгли на наклон или засенчване, могат да бъдат свързани към общ инвертор, като всеки низ работи при съответния си максимален пик на мощност. В същото време дължината на DC кабела е намалена, минимизирайки ефекта на засенчване между струните и загубата, причинена от разликите между струните.

Компонентен инвертор

Инверторният модул свързва всеки фотоволтаичен модул с инвертор и всеки модул има независимо проследяване на максималната пикова мощност, така че модулът и инверторът да си сътрудничат по-добре. Обикновено се използва във фотоволтаични електроцентрали с мощност от 50 W до 400 W, общата ефективност е по-ниска от тази на стринговите инвертори. Тъй като те са свързани паралелно от страната на AC, това увеличава сложността на окабеляването от страната на AC и затруднява поддръжката. Друго нещо, което трябва да се реши, е как да се свържете по-ефективно с мрежата. Простият начин е да се свържете директно към мрежата чрез обикновени AC контакти, което може да намали разходите и инсталирането на оборудване, но често стандартите за безопасност на електрическата мрежа на различни места може да не го позволяват. При това енергийната компания може да възрази срещу директното свързване на генератора към обикновен домашен контакт. Друг фактор, свързан с безопасността, е дали е необходим изолационен трансформатор (високочестотен или нискочестотен) или дали е разрешен безтрансформаторен инвертор. Този инвертор е най-широко използван в стъклени фасади.

Ефективност на слънчевия инвертор

Ефективността на слънчевите инвертори се отнася до нарастващия пазар за слънчеви инвертори (фотоволтаични инвертори) поради търсенето на възобновяема енергия. И тези инвертори изискват изключително висока ефективност и надеждност. Силовите вериги, използвани в тези инвертори, са изследвани и са препоръчани най-добрите избори за превключващи и токоизправителни устройства. Общата структура на фотоволтаичен инвертор е показана на фигура 1. Има три различни инвертора, от които да избирате. Слънчевата светлина свети върху соларни модули, свързани последователно, и всеки модул съдържа набор от слънчеви клетки, свързани последователно. Напрежението на постоянен ток (DC), генерирано от соларните модули, е от порядъка на няколкостотин волта, в зависимост от условията на осветеност на масива от модули, температурата на клетките и броя на модулите, свързани последователно.

Основната функция на този тип инвертор е да преобразува входното постоянно напрежение в стабилна стойност. Тази функция се изпълнява чрез усилващ преобразувател и изисква усилващ превключвател и усилващ диод. В първата архитектура етапът на усилване е последван от изолиран преобразувател с пълен мост. Целта на пълния мостов трансформатор е да осигури изолация. Вторият пълен мостов преобразувател на изхода се използва за преобразуване на DC от първия етап на пълен мостов преобразувател в променливотоково (AC) напрежение. Неговият изход се филтрира, преди да бъде свързан към мрежата за променлив ток чрез допълнителен релеен превключвател с двоен контакт, за да се осигури безопасно изолиране в случай на повреда и изолиране от захранващата мрежа през нощта. Втората структура е неизолирана схема. Сред тях променливотоковото напрежение се генерира директно от изходното постоянно напрежение от етапа на усилване. Третата структура използва иновативна топология на захранващи превключватели и захранващи диоди, за да интегрира функциите на усилващите и AC генериращите части в специална топология, правейки инвертора възможно най-ефективен въпреки много ниската ефективност на преобразуване на слънчевия панел. Близо до 100%, но много важно. В Германия модул от серия от 3kW, инсталиран на покрив с южно изложение, се очаква да генерира 2550 kWh годишно. Ако ефективността на инвертора се увеличи от 95% на 96%, могат да се генерират допълнителни 25kWh електроенергия всяка година. Цената за използване на допълнителни соларни модули за генериране на тези 25kWh е еквивалентна на добавяне на инвертор. Тъй като увеличаването на ефективността от 95% на 96% няма да удвои цената на инвертора, инвестирането в по-ефективен инвертор е неизбежен избор. За нововъзникващи дизайни, увеличаването на ефективността на инвертора по най-рентабилния начин е ключов критерий за проектиране. Що се отнася до надеждността и цената на инвертора, те са два други критерия за проектиране. По-високата ефективност намалява температурните колебания по време на цикъла на натоварване, като по този начин подобрява надеждността, така че тези насоки всъщност са свързани. Използването на модули също ще повиши надеждността.

Буст ключ и диод

Всички показани топологии изискват бързо превключващи превключватели на захранването. Етапът на усилване и етапът на преобразуване на пълен мост изискват бързо превключващи диоди. В допълнение, превключватели, оптимизирани за нискочестотно (100Hz) превключване, също са полезни за тези топологии. За всяка дадена силициева технология превключвателите, оптимизирани за бързо превключване, ще имат по-високи загуби на проводимост от превключвателите, оптимизирани за приложения с нискочестотно превключване.

Етапът на усилване обикновено е проектиран като преобразувател в непрекъснат режим на ток. В зависимост от броя на соларните модули в масива, използван в инвертора, можете да изберете дали да използвате 600V или 1200V устройства. Два варианта за захранващи превключватели са MOSFET и IGBT. Най-общо казано, MOSFET могат да работят при по-високи честоти на превключване от IGBT. В допълнение, винаги трябва да се взема предвид влиянието на основния диод: в случай на усилващ етап това не е проблем, тъй като основният диод не провежда в нормален работен режим. Загубите на проводимост на MOSFET могат да бъдат изчислени от съпротивлението RDS(ON), което е пропорционално на ефективната площ на матрицата за дадено семейство MOSFET. Когато номиналното напрежение се промени от 600V на 1200V, загубите на проводимост на MOSFET ще се увеличат значително. Следователно, дори ако номиналният RDS(ON) е еквивалентен, 1200V MOSFET не е наличен или цената е твърде висока.

За превключватели за усилване, оценени на 600 V, могат да се използват суперпреходни MOSFET. За приложения с високочестотно превключване тази технология има най-добрите загуби на проводимост. MOSFET с RDS(ON) стойности под 100 милиома в TO-220 пакети и MOSFET с RDS(ON) стойности под 50 милиома в TO-247 пакети. За слънчеви инвертори, изискващи превключване на захранване от 1200 V, IGBT е подходящият избор. По-усъвършенстваните IGBT технологии, като NPT Trench и NPT Field Stop, са оптимизирани за намаляване на загубите на проводимост, но за сметка на по-високи загуби при превключване, което ги прави по-малко подходящи за приложения за усилване при високи честоти.

Въз основа на старата равнинна технология NPT е разработено устройство FGL40N120AND, което може да подобри ефективността на усилващата верига с висока честота на превключване. Има EOFF от 43uJ/A. В сравнение с по-напредналите технологични устройства, EOFF е 80uJ/A, но трябва да се постигне. Този вид производителност е много труден. Недостатъкът на устройството FGL40N120AND е, че спадът на напрежението на насищане VCE(SAT) (3,0 V спрямо 2,1 V при 125ºC) е висок, но ниските му загуби при превключване при високи честоти на превключване компенсират повече от това. Устройството също интегрира антипаралелен диод. При нормално усилване този диод няма да провежда. Въпреки това, по време на стартиране или по време на преходни условия е възможно веригата за усилване да бъде задвижена в активен режим, в който случай антипаралелният диод ще провежда. Тъй като самият IGBT няма присъщ диод на тялото, този комбиниран диод е необходим, за да се осигури надеждна работа. За усилващи диоди се изискват диоди с бързо възстановяване като Stealth™ или въглеродно-силициеви диоди. Въглеродно-силициевите диоди имат много ниско напрежение и загуби. Когато избирате диод за усилване, трябва да се вземе предвид ефектът от обратния ток на възстановяване (или капацитета на прехода на диод въглерод-силиций) върху превключвателя за усилване, тъй като това ще доведе до допълнителни загуби. Тук наскоро пуснатият Stealth II диод FFP08S60S може да осигури по-висока производителност. Когато VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us и температурата на кутията е 100ºC, изчислената загуба при превключване е по-ниска от параметъра FFP08S60S от 205mJ. Използвайки ISL9R860P2 Stealth диод, тази стойност достига 225mJ. Следователно, това също така подобрява ефективността на инвертора при високи честоти на превключване.

Мостови ключове и диоди

След пълно мостово филтриране на MOSFET, изходният мост генерира 50Hz синусоидален сигнал за напрежение и ток. Обичайна реализация е да се използва стандартна архитектура с пълен мост (Фигура 2). На фигурата, ако превключвателите в горния ляв и долния десен ъгъл са включени, положително напрежение се зарежда между левия и десния извод; ако превключвателите в горния десен и долния ляв ъгъл са включени, между левия и десния изводи се зарежда отрицателно напрежение. За това приложение само един ключ е включен за определен период от време. Един превключвател може да бъде превключен на ШИМ висока честота, а другият превключвател на ниска честота 50Hz. Тъй като веригата за зареждане разчита на преобразуване на устройства от нисък клас, устройствата от нисък клас се превключват на висока честота на ШИМ, докато устройствата от висок клас се превключват на 50Hz ниска честота. Това приложение използва 600V превключвател на захранването, така че 600V superjunction MOSFET е много подходящ за това високоскоростно комутационно устройство. Тъй като тези превключващи устройства ще издържат на пълния обратен ток на възстановяване на други устройства, когато превключвателят е включен, устройствата за бързо възстановяване на свръхпреход като 600V FCH47N60F са идеален избор. RDS(ON) е 73 милиома, а загубата на проводимост е много ниска в сравнение с други подобни устройства за бързо възстановяване. Когато това устройство преобразува при 50Hz, няма нужда да използвате функцията за бързо възстановяване. Тези устройства имат отлични dv/dt и di/dt характеристики, което подобрява надеждността на системата в сравнение със стандартните суперпреходни MOSFET.

Друг вариант, който си струва да проучите, е използването на устройството FGH30N60LSD. Това е 30A/600V IGBT с напрежение на насищане VCE(SAT) от само 1.1V. Неговите загуби при изключване EOFF са много високи, достигайки 10mJ, така че е подходящ само за нискочестотно преобразуване. 50 милиома MOSFET има RDS(ON) на съпротивление от 100 милиома при работна температура. Следователно, при 11A, той има същия VDS като VCE(SAT) на IGBT. Тъй като този IGBT се основава на по-стара технология за разрушаване, VCE(SAT) не се променя много с температурата. Следователно този IGBT намалява общите загуби в изходния мост, като по този начин повишава общата ефективност на инвертора. Фактът, че FGH30N60LSD IGBT превключва от една технология за преобразуване на мощност към друга специализирана топология на всеки половин цикъл, също е полезен. IGBT се използват тук като топологични превключватели. За по-бързо превключване се използват конвенционални и бързовъзстановяващи устройства за свръхпреход. За 1200V специална топология и структура с пълен мост, гореспоменатият FGL40N120AND е превключвател, който е много подходящ за нови високочестотни соларни инвертори. Когато специализираните технологии изискват диоди, Stealth II, Hyperfast™ II диодите и въглеродно-силициевите диоди са чудесни решения.

функция:

Инверторът не само има функцията за преобразуване на постоянен ток в променлив ток, но също така има функцията за максимизиране на производителността на слънчевите клетки и функцията за защита от повреда на системата. Накратко, има функции за автоматично стартиране и изключване, функция за контрол на максималната мощност, функция за предотвратяване на независима работа (за системи, свързани с мрежата), функция за автоматично регулиране на напрежението (за системи, свързани с мрежата), функция за откриване на постоянен ток (за системи, свързани с мрежата ) и DC заземяване. Функция (за системи, свързани към мрежата). Ето кратко въведение към функциите за автоматично стартиране и изключване и функцията за контрол на проследяването на максимална мощност.

Автоматична работа и функция за изключване: След изгрев сутрин интензитетът на слънчевата радиация постепенно се увеличава и мощността на слънчевата клетка също се увеличава. При достигане на изходната мощност, необходима за работата на инвертора, инверторът автоматично започва да работи. След като започне работа, инверторът ще следи изхода на модулите на слънчевите клетки през цялото време. Докато изходната мощност на модулите на слънчевите клетки е по-голяма от изходната мощност, необходима за задачата на инвертора, инверторът ще продължи да работи; ще спре до залез слънце, дори ако Инверторът може да работи и в дъждовни дни. Когато изходът на соларния модул стане по-малък и изходът на инвертора се доближи до 0, инверторът влиза в състояние на готовност.

Контролна функция за проследяване на максимална мощност: Изходът на модула на слънчевата клетка се променя с интензитета на слънчевата радиация и температурата на самия модул на слънчевата клетка (температура на чипа). В допълнение, тъй като модулите със слънчеви клетки имат характеристиката, че напрежението намалява с увеличаване на тока, има оптимална работна точка, която може да получи максимална мощност. Интензитетът на слънчевата радиация се променя и очевидно оптималната работна точка също се променя. Във връзка с тези промени, работната точка на модула на слънчевата клетка винаги се поддържа в точката на максимална мощност и системата винаги получава максимална изходна мощност от модула на слънчева клетка. Този вид контрол е контрол за проследяване на максимална мощност. Най-голямата характеристика на инверторите, използвани в системите за производство на слънчева енергия, е, че те включват функцията за проследяване на максимална мощност (MPPT).

Тип

Класификация на обхвата на приложението

(1) Обикновен инвертор

DC 12V или 24V вход, AC 220V, 50Hz изход, мощност от 75W до 5000W, някои модели имат AC и DC преобразуване, тоест UPS функция.

(2) Инвертор/зарядно устройство всичко в едно

При този тип инвертор потребителите могат да използват различни форми на захранване за захранване на AC товари: когато има AC захранване, AC захранването се използва за захранване на товара през инвертора или за зареждане на батерията; когато няма захранване с променлив ток, батерията се използва за захранване на товара с променлив ток. . Може да се използва заедно с различни източници на енергия: батерии, генератори, слънчеви панели и вятърни турбини.

(3) Специален инвертор за пощи и телекомуникации

Осигурете висококачествени 48V инвертори за пощенски и телекомуникационни услуги. Продуктите са с добро качество, висока надеждност, модулни (модулът е 1KW) инвертори, имат N+1 резервна функция и могат да бъдат разширявани (мощност от 2KW до 20KW). ).

(4) Специален инвертор за авиация и военни

Този тип инвертор има 28Vdc вход и може да осигури следните AC изходи: 26Vac, 115Vac, 230Vac. Изходната му честота може да бъде: 50Hz, 60Hz и 400Hz, а изходната мощност варира от 30VA до 3500VA. Има и DC-DC преобразуватели и честотни преобразуватели, предназначени за авиацията.

Класификация на формата на изходната вълна

(1) Инвертор с квадратна вълна

Изходната форма на вълната на AC напрежение от инвертора с правоъгълна вълна е квадратна вълна. Инверторните вериги, използвани от този тип инвертори, не са съвсем еднакви, но общата характеристика е, че веригата е сравнително проста и броят на използваните превключватели на захранването е малък. Проектната мощност обикновено е между сто вата и един киловат. Предимствата на инвертора с квадратна вълна са: проста схема, ниска цена и лесна поддръжка. Недостатъкът е, че напрежението с правоъгълна вълна съдържа голям брой хармоници от висок порядък, което ще доведе до допълнителни загуби в товарни уреди с индуктори с желязна сърцевина или трансформатори, причинявайки смущения на радиостанции и някои комуникационни съоръжения. Освен това този тип инвертор има недостатъци като недостатъчен диапазон на регулиране на напрежението, непълна защитна функция и относително висок шум.

(2) Инвертор на стъпкова вълна

Изходната форма на вълната на AC напрежение от този тип инвертор е стъпкова вълна. Има много различни линии за инвертора за реализиране на изходна вълна на стъпка, а броят на стъпките в изходната форма на вълната варира значително. Предимството на инвертора със стъпкови вълни е, че изходната форма на вълната е значително подобрена в сравнение с квадратната вълна и съдържанието на хармоници от висок ред е намалено. Когато стъпките достигнат повече от 17, изходната форма на вълната може да постигне квазисинусоидална вълна. Когато се използва изход без трансформатор, общата ефективност е много висока. Недостатъкът е, че схемата за наслагване на стълбовидни вълни използва много превключватели на мощността и някои от формите на веригата изискват множество комплекти входове за постоянен ток. Това създава проблеми при групирането и окабеляването на масивите от слънчеви клетки и балансираното зареждане на батериите. Освен това вълновото напрежение на стълбището все още има някои високочестотни смущения за радиостанции и някои комуникационни съоръжения.

Синусоидален инвертор

Изходната форма на вълната на AC напрежение от инвертора на синусоида е синусоида. Предимствата на инвертора със синусоида са, че той има добра изходна форма на вълната, много ниско изкривяване, малко смущения на радиостанции и оборудване и нисък шум. В допълнение, той има пълни защитни функции и висока обща ефективност. Недостатъците са: веригата е относително сложна, изисква висока технология за поддръжка и е скъпа.

Класификацията на горните три типа инвертори е полезна за проектантите и потребителите на фотоволтаични системи и вятърни системи за идентифициране и избор на инвертори. Всъщност инверторите с една и съща форма на вълната все още имат големи разлики в принципите на веригата, използваните устройства, методите за управление и т.н.

Други методи за класификация

1. Според честотата на изходната променливотокова мощност, тя може да бъде разделена на честотен инвертор, средночестотен инвертор и високочестотен инвертор. Честотата на честотния инвертор е 50 до 60Hz; честотата на средночестотния инвертор обикновено е 400Hz до повече от десет kHz; честотата на високочестотния инвертор обикновено е повече от десет kHz до MHz.

2. Според броя на изходните фази от инвертора, той може да бъде разделен на еднофазен инвертор, трифазен инвертор и многофазен инвертор.

3. Според предназначението на изходната мощност на инвертора, той може да бъде разделен на активен инвертор и пасивен инвертор. Всеки инвертор, който предава произведената електрическа енергия от инвертора към индустриалната електрическа мрежа, се нарича активен инвертор; всеки инвертор, който предава изходната електрическа енергия от инвертора към някакъв електрически товар, се нарича пасивен инвертор. устройство.

4. Според формата на главната верига на инвертора, тя може да бъде разделена на инвертор с един край, инвертор с издърпване, инвертор с половин мост и инвертор с пълен мост.

5. Според типа на основното превключващо устройство на инвертора, той може да бъде разделен на тиристорен инвертор, транзисторен инвертор, инвертор с ефект на полето и инвертор с биполярен транзистор с изолиран порт (IGBT). Той може да бъде разделен на две категории: "полу-контролиран" инвертор и "напълно контролиран" инвертор. Първият няма възможност за самоизключване и компонентът губи контролната си функция след включването му, затова се нарича "полууправляем" и обикновените тиристори попадат в тази категория; последният има способността да се самоизключва, т.е. няма устройство. Включването и изключването могат да се контролират от управляващия електрод, така че се нарича "напълно контролиран тип". Мощните полеви транзистори и двумощните транзистори с изолиран порт (IGBT) принадлежат към тази категория.

6. Според захранването с постоянен ток, то може да бъде разделено на инвертор на източник на напрежение (VSI) и инвертор на източник на ток (CSI). В първия, постояннотоковото напрежение е почти постоянно, а изходното напрежение е променлива правоъгълна вълна; в последния постоянният ток е почти постоянен, а изходният ток е променлива правоъгълна вълна.

7. Според метода на управление на инвертора той може да бъде разделен на инвертор с честотна модулация (PFM) и инвертор с широчинно-импулсна модулация (PWM).

8. Според режима на работа на превключващата верига на инвертора, тя може да бъде разделена на резонансен инвертор, инвертор с твърдо превключване с фиксирана честота и инвертор с меко превключване с фиксирана честота.

9. Според метода на комутация на инвертора, той може да бъде разделен на инвертор с комутация на натоварване и инвертор с самокомутация.

Параметри на производителност:

Има много параметри и технически условия, които описват работата на един инвертор. Тук даваме само кратко обяснение на техническите параметри, които обикновено се използват при оценката на инверторите.

1. Условия на околната среда за използване на инвертора. Нормални условия за използване на инвертора: надморската височина не надвишава 1000 m, а температурата на въздуха е 0~+40 ℃.

2. Условия на входно захранване с постоянен ток, обхват на флуктуация на входното постоянно напрежение: ±15% от стойността на номиналното напрежение на батерията.

3. Номинално изходно напрежение, в рамките на посочения допустим обхват на колебание на входното постоянно напрежение, то представлява номиналната стойност на напрежението, която инверторът трябва да може да изведе. Стабилната точност на стойността на изходното номинално напрежение обикновено има следните условия:

(1) По време на работа в стационарно състояние диапазонът на колебание на напрежението трябва да бъде ограничен, например отклонението му не трябва да надвишава ±3% или ±5% от номиналната стойност.

(2) В динамични ситуации, при които натоварването се променя внезапно или се влияе от други фактори на смущение, отклонението на изходното напрежение не трябва да надвишава ±8% или ±10% от номиналната стойност.

4. Номиналната изходна честота, честотата на изходното променливотоково напрежение на инвертора трябва да бъде относително стабилна стойност, обикновено честотата на захранването е 50Hz. Отклонението трябва да бъде в рамките на ±1% при нормални работни условия.

5. Номиналният изходен ток (или номиналният изходен капацитет) показва номиналния изходен ток на инвертора в рамките на определения диапазон на коефициента на мощност на натоварване. Някои инверторни продукти дават номинален изходен капацитет, изразен във VA или kVA. Номиналният капацитет на инвертора е, когато факторът на изходната мощност е 1 (т.е. чисто резистивен товар), номиналното изходно напрежение е произведението на номиналния изходен ток.

6. Номинална изходна ефективност. Ефективността на инвертора е отношението на неговата изходна мощност към входната мощност при определени условия на работа, изразено в %. Ефективността на инвертора при номинален изходен капацитет е ефективност при пълно натоварване, а ефективността при 10% от номиналния изходен капацитет е ефективност при ниско натоварване.

7. Максималното хармонично съдържание на инвертора. За инвертор със синусоида, при резистивен товар, максималното хармонично съдържание на изходното напрежение трябва да бъде ≤10%.

8. Капацитетът на претоварване на инвертора се отнася до способността на инвертора да извежда повече от номиналната стойност на тока за кратък период от време при определени условия. Капацитетът на претоварване на инвертора трябва да отговаря на определени изисквания при определения коефициент на мощност на натоварване.

9. Ефективността на инвертора е съотношението на изходната активна мощност на инвертора към входната активна мощност (или постоянен ток) при номиналното изходно напрежение, изходния ток и определения коефициент на мощност на натоварване.

10. Коефициентът на мощност на товара представлява способността на инвертора да носи индуктивни или капацитивни товари. При условия на синусоида факторът на мощността на натоварване е 0,7~0,9 (закъснение), а номиналната стойност е 0,9.

11. Асиметрия на натоварването. При 10% асиметрично натоварване, асиметрията на изходното напрежение на трифазен инвертор с фиксирана честота трябва да бъде ≤10%.

12. Дисбаланс на изходното напрежение. При нормални работни условия дисбалансът на трифазното напрежение (съотношение на компонента в обратна последователност към компонент в положителна последователност), изведен от инвертора, не трябва да надвишава определена стойност, обикновено изразена в %, като 5 % или 8 %.

13. Пускови характеристики: При нормални работни условия, инверторът трябва да може да стартира нормално 5 последователни пъти при пълно натоварване и работни условия на празен ход.

14. Защитни функции, инверторът трябва да бъде настроен: защита от късо съединение, защита от свръхток, защита от прегряване, защита от пренапрежение, защита от ниско напрежение и защита от загуба на фаза. Сред тях защитата от пренапрежение означава, че за инвертори без мерки за стабилизиране на напрежението трябва да има мерки за защита от пренапрежение на изхода, за да се предпази отрицателният извод от повреда от пренапрежение на изхода. Защитата от свръхток се отнася до защитата от свръхток на инвертора, която трябва да може да осигури своевременно действие, когато товарът е късо съединение или токът надвишава допустимата стойност, за да го предпази от повреда от ударен ток.

15. Смущения и смущения, инверторът трябва да може да издържа на електромагнитни смущения в общата среда при определени нормални работни условия. Ефективността срещу смущения и електромагнитната съвместимост на инвертора трябва да отговарят на съответните стандарти.

16. Инверторите, които не се използват често, наблюдават и поддържат, трябва да бъдат ≤95db; инверторите, които често се експлоатират, наблюдават и поддържат, трябва да бъдат ≤80db.

17. Дисплей, инверторът трябва да бъде оборудван с дисплей за данни за параметри като променливотоково изходно напрежение, изходен ток и изходна честота, както и дисплей за сигнали за вход в реално време, зареден и състояние на повреда.

18. Комуникационна функция. Функцията за отдалечена комуникация позволява на потребителите да проверяват работния статус на машината и съхранените данни, без да посещават сайта.

19. Изкривяване на формата на вълната на изходното напрежение. Когато изходното напрежение на инвертора е синусоидално, трябва да се посочи максимално допустимото изкривяване на формата на вълната (или хармонично съдържание). Обикновено се изразява като общо изкривяване на формата на вълната на изходното напрежение, неговата стойност не трябва да надвишава 5% (10% са разрешени за монофазен изход).

20. Пускови характеристики, които характеризират способността на инвертора да стартира с товар и неговата производителност при динамична работа. Инверторът трябва да осигурява надеждно стартиране при номинално натоварване.

21. Шум. Трансформатори, филтърни индуктори, електромагнитни превключватели, вентилатори и други компоненти в силовото електронно оборудване - всички те произвеждат шум. Когато инверторът работи нормално, неговият шум не трябва да надвишава 80dB, а шумът на малък инвертор не трябва да надвишава 65dB.

Характеристики на батерията:

PV батерия

За да се разработи слънчева инверторна система, е важно първо да се разберат различните характеристики на слънчевите клетки (PV клетки). Rp и Rs са паразитни съпротивления, които са безкрайни и съответно нула при идеални обстоятелства.

Интензитетът на светлината и температурата могат значително да повлияят на работните характеристики на фотоволтаичните клетки. Токът е пропорционален на интензитета на светлината, но промените в светлината имат малък ефект върху работното напрежение. Работното напрежение обаче се влияе от температурата. Увеличаването на температурата на батерията намалява работното напрежение, но има малък ефект върху генерирания ток. Фигурата по-долу илюстрира ефектите на температурата и светлината върху фотоволтаичните модули.

Промените в интензитета на светлината имат по-голямо влияние върху изходната мощност на батерията, отколкото промените в температурата. Това важи за всички често използвани фотоволтаични материали. Важна последица от комбинацията от тези два ефекта е, че мощността на фотоволтаичната клетка намалява с намаляване на интензитета на светлината и/или повишаване на температурата.

Максимална точка на мощност (MPP)

Слънчевите клетки могат да работят в широк диапазон от напрежения и токове. MPP се определя чрез непрекъснато увеличаване на резистивния товар върху осветената клетка от нула (събитие на късо съединение) до много висока стойност (събитие на отворена верига). MPP е работната точка, при която V x I достига максималната си стойност и при този интензитет на осветяване може да се постигне максимална мощност. Изходната мощност при възникване на събитие на късо съединение (PV напрежение е равно на нула) или отворена верига (PV ток е равно на нула) е нула.

Висококачествените монокристални силициеви соларни клетки произвеждат напрежение на отворена верига от 0,60 волта при температура 25°C. При пълна слънчева светлина и температура на въздуха от 25°C, температурата на дадена клетка може да бъде близо до 45°C, което ще намали напрежението на отворена верига до около 0,55V. С повишаването на температурата напрежението на отворена верига продължава да намалява до късо съединение на PV модула.

Максимална мощност при температура на батерията от 45°C обикновено се произвежда при 80% напрежение на отворена верига и 90% ток на късо съединение. Токът на късо съединение на батерията е почти пропорционален на осветеността, а напрежението на отворена верига може да намалее само с 10%, когато осветеността се намали с 80%. Батериите с по-ниско качество ще намалят напрежението по-бързо, когато токът се увеличи, като по този начин ще намали наличната мощност. Продукцията спадна от 70% на 50% или дори само на 25%.

Соларният микроинвертор трябва да гарантира, че фотоволтаичните модули работят в MPP във всеки един момент, така че да може да се получи максимална енергия от фотоволтаичните модули. Това може да се постигне с помощта на верига за контрол на точката на максимална мощност, известна също като проследяване на точката на максимална мощност (MPPT). Постигането на висок коефициент на проследяване на MPP също изисква пулсациите на PV изходното напрежение да са достатъчно малки, така че PV токът да не се променя твърде много, когато работи близо до точката на максимална мощност.

Диапазонът на напрежение MPP на фотоволтаичните модули обикновено може да се дефинира в диапазона от 25 V до 45 V, с генериране на мощност от приблизително 250 W и напрежение на отворена верига под 50 V.

Използване и поддръжка:

използване

1. Свържете и инсталирайте оборудването стриктно в съответствие с изискванията на инструкциите за работа и поддръжка на инвертора. По време на монтажа трябва внимателно да проверите: дали диаметърът на проводника отговаря на изискванията; дали компонентите и клемите са разхлабени по време на транспортиране; дали изолираните части са добре изолирани; дали заземяването на системата отговаря на разпоредбите.

2. Инверторът трябва да се управлява и използва стриктно в съответствие с инструкциите за употреба и поддръжка. По-специално: преди да включите машината, обърнете внимание дали входното напрежение е нормално; по време на работа, обърнете внимание дали последователността на включване и изключване на машината е правилна и дали показанията на всеки измервателен уред и светлинен индикатор са нормални.

3. Инверторите обикновено имат автоматична защита срещу прекъсване на веригата, свръхток, пренапрежение, прегряване и други елементи, така че когато възникнат тези явления, няма нужда да се изключва ръчно; защитните точки на автоматичната защита обикновено са зададени фабрично и няма нужда да се настройват отново.

4. Има високо напрежение в инверторния шкаф. Операторите обикновено нямат право да отварят вратата на шкафа и вратата на шкафа трябва да бъде заключена в обикновено време.

5. Когато стайната температура надвиши 30°C, трябва да се вземат мерки за разсейване на топлината и охлаждане, за да се предотврати повреда на оборудването и да се удължи експлоатационният живот на оборудването.

Поддръжка и проверка

1. Проверявайте редовно дали окабеляването на всяка част от инвертора е здраво и дали има хлабавост. По-специално вентилаторът, захранващият модул, входната клема, изходната клема и заземяването трябва да бъдат внимателно проверени.

2. След като алармата се изключи, не е разрешено да се стартира веднага. Причината трябва да се открие и отстрани преди стартиране. Проверката трябва да се извърши стриктно в съответствие със стъпките, посочени в ръководството за поддръжка на инвертора.

3. Операторите трябва да преминат специално обучение и да могат да определят причините за общи неизправности и да ги отстраняват, като например умела подмяна на предпазители, компоненти и повредени платки. Необучен персонал няма право да работи с оборудването.

4. Ако възникне авария, която е трудна за отстраняване или причината за аварията е неясна, трябва да се съхраняват подробни записи за аварията и производителят на инвертора трябва да бъде уведомен своевременно за разрешаване.