Enciklopedijski uvod u solarne pretvarače

Inverter , također poznat kao regulator snage i regulator snage, bitan je dio fotonaponskog sistema. Glavna funkcija fotonaponskog pretvarača je pretvaranje istosmjerne energije koju generiraju solarni paneli u AC energiju koju koriste kućni aparati. Sva električna energija koju generiraju solarni paneli mora biti obrađena od strane pretvarača prije nego što se može poslati u vanjski svijet. [1] Kroz sklop punog mosta, SPWM procesor se općenito koristi za modulaciju, filtriranje, povećanje napona, itd. kako bi se dobilo sinusoidno napajanje naizmjenične struje koje odgovara frekvenciji rasvjetnog opterećenja, nazivnom naponu, itd. za krajnje korisnike sistema. Uz inverter, DC baterija se može koristiti za napajanje uređaja izmjeničnom strujom.

Uvod:

Sistem za proizvodnju solarne AC energije sastoji se od solarnih panela, kontrolera punjenja, invertera i baterije; solarni DC sistem za proizvodnju energije ne uključuje inverter. Proces pretvaranja izmjenične struje u istosmjernu energiju naziva se ispravljanje, kolo koje dovršava funkciju ispravljanja naziva se ispravljačko kolo, a uređaj koji provodi proces ispravljanja naziva se ispravljački uređaj ili ispravljač. Sukladno tome, proces pretvaranja istosmjerne struje u izmjeničnu energiju naziva se inverter, krug koji dovršava funkciju pretvarača naziva se inverterski krug, a uređaj koji implementira proces pretvarača naziva se inverterska oprema ili inverter.

Jezgro inverterskog uređaja je sklop prekidača invertera, koji se naziva inverterski krug. Ovaj krug dovršava funkciju pretvarača uključivanjem i isključivanjem prekidača za napajanje. Uključivanje energetskih elektronskih sklopnih uređaja zahtijeva određene impulse pokretanja, a ti impulsi se mogu podesiti promjenom naponskog signala. Krug koji generiše i reguliše impulse često se naziva kontrolni krug ili upravljačka petlja. Osnovna struktura inverterskog uređaja uključuje, pored gore navedenih inverterskih i upravljačkih kola, zaštitni krug, izlazni krug, ulazni krug, izlazni krug itd.

Karakteristike:

Zbog raznolikosti zgrada, to će neminovno dovesti do raznolikosti instalacija solarnih panela. Kako bi se maksimizirala efikasnost konverzije solarne energije uz uzimanje u obzir lijepog izgleda zgrade, ovo zahtijeva diverzifikaciju naših pretvarača kako bi se postigao najbolji način solarne energije. Pretvoriti.

Centralizovana inverzija

Centralizovani inverter se uglavnom koristi u sistemima velikih fotonaponskih elektrana (>10kW). Mnogi paralelni fotonaponski nizovi su povezani na DC ulaz istog centraliziranog pretvarača. Općenito, trofazni IGBT moduli napajanja se koriste za veliku snagu. Manji koriste tranzistore s efektom polja i koriste DSP kontrolere za konverziju kako bi poboljšali kvalitetu generirane energije tako da je vrlo blizu struji sinusnog vala. Najveća karakteristika je velika snaga i niska cijena sistema. Međutim, na efikasnost i električni proizvodni kapacitet čitavog fotonaponskog sistema utiče usklađivanje fotonaponskih nizova i delimično zasjenjenje. Istovremeno, na pouzdanost proizvodnje električne energije cjelokupnog fotonaponskog sistema utiče loš radni status određene grupe fotonaponskih jedinica. Najnoviji istraživački pravci su upotreba kontrole modulacije vektora prostora i razvoj novih topoloških veza invertera za postizanje visoke efikasnosti u uslovima delimičnog opterećenja. Na SolarMax centralizirani inverter, fotonaponska kutija za sučelje može se priključiti za praćenje svakog niza fotonaponskih panela za jedra. Ako jedan od nizova ne radi kako treba, sistem će Informacija se prenosi na daljinski upravljač, a ovaj niz se može zaustaviti putem daljinskog upravljača, tako da kvar jednog fotonaponskog niza neće smanjiti ili uticati na rad i izlaz energije cjelokupnog fotonaponskog sistema.

String inverter

Žičani pretvarači postali su najpopularniji invertori na međunarodnom tržištu. Gunski inverter je baziran na modularnom konceptu. Svaki fotonaponski niz (1kW-5kW) prolazi kroz inverter, ima praćenje maksimalne snage na DC kraju i povezan je paralelno sa mrežom na kraju AC. Mnoge velike fotonaponske elektrane koriste strune pretvarače. Prednost je što na njega ne utiču razlike modula i senke između nizova, a istovremeno smanjuje optimalnu radnu tačku fotonaponskih modula.

Neusklađenost sa pretvaračem, čime se povećava proizvodnja energije. Ove tehničke prednosti ne samo da smanjuju troškove sistema, već i povećavaju pouzdanost sistema. Istovremeno, koncept "master-slave" se uvodi između nizova, tako da kada snaga jedne žice u sistemu ne može da učini da jedan inverter radi, nekoliko grupa fotonaponskih žica se može povezati zajedno kako bi se omogućilo jedno ili nekoliko njih za rad. , čime se proizvodi više električne energije. Najnoviji koncept je da nekoliko pretvarača formira "tim" jedni s drugima kako bi zamijenili koncept "master-slave", čineći sistem pouzdanijim.

Višestruki inverter

Višestruki inverter koristi prednosti centralizovanog invertera i strunog invertera, izbegava njihove nedostatke i može se primeniti na fotonaponske elektrane sa nekoliko kilovata. U multi-string inverteru, uključeni su različiti individualni praćenje vršne snage i DC-to-DC pretvarači. DC se pretvara u izmjeničnu struju preko uobičajenog DC-to-AC invertera i povezuje na mrežu. Različite ocjene fotonaponskih nizova (npr. različita nazivna snaga, različit broj modula po nizu, različiti proizvođači modula, itd.), različite veličine ili različite tehnologije fotonaponskih modula, različite orijentacije žica (npr.: istok, jug i zapad) , različiti uglovi nagiba ili senčenje, mogu se povezati na zajednički inverter, sa svakim nizom koji radi na svom maksimalnom vrhuncu snage. Istovremeno, dužina DC kabla se smanjuje, minimizirajući efekat senke između žica i gubitak uzrokovan razlikama između žica.

Komponentni pretvarač

Modul inverter povezuje svaki fotonaponski modul sa inverterom, a svaki modul ima nezavisno praćenje maksimalne snage, tako da modul i inverter bolje sarađuju. Obično se koristi u fotonaponskim elektranama od 50W do 400W, ukupna efikasnost je niža od one kod invertera na nizu. Budući da su spojeni paralelno na AC strani, to povećava složenost ožičenja na strani naizmjenične struje i otežava održavanje. Još jedna stvar koju treba riješiti je kako se efikasnije povezati na mrežu. Jednostavan način je spajanje na mrežu direktno preko običnih AC utičnica, što može smanjiti troškove i instalaciju opreme, ali često sigurnosni standardi električne mreže na raznim mjestima to možda ne dozvoljavaju. Pri tome, elektroprivreda može prigovoriti direktnom priključenju uređaja za proizvodnju na običnu kućnu utičnicu. Drugi faktor vezan za sigurnost je da li je potreban izolacijski transformator (visokofrekventni ili niskofrekventni) ili je dozvoljen pretvarač bez transformatora. Ovaj inverter se najčešće koristi u staklenim zavjesama.

Efikasnost solarnog invertera

Efikasnost solarnih invertera odnosi se na rastuće tržište solarnih invertera (fotonaponskih invertera) zbog potražnje za obnovljivom energijom. A ovi pretvarači zahtijevaju izuzetno visoku efikasnost i pouzdanost. Ispituju se strujni krugovi koji se koriste u ovim pretvaračima i preporučuju se najbolji izbori za sklopne i ispravljačke uređaje. Opšta struktura fotonaponskog pretvarača prikazana je na slici 1. Postoje tri različita pretvarača koje možete izabrati. Sunčeva svjetlost obasjava solarne module spojene u seriju, a svaki modul sadrži set jedinica solarnih ćelija povezanih u seriju. Napon jednosmjerne struje (DC) koji generiraju solarni moduli je reda veličine nekoliko stotina volti, ovisno o uvjetima osvjetljenja niza modula, temperaturi ćelija i broju modula povezanih u seriju.

Primarna funkcija ovog tipa pretvarača je pretvaranje ulaznog istosmjernog napona u stabilnu vrijednost. Ova funkcija se implementira preko pojačivača i zahtijeva pojačavač prekidač i diodu za pojačavanje. U prvoj arhitekturi, fazu pojačanja prati izolovani pretvarač punog mosta. Svrha transformatora punog mosta je da obezbijedi izolaciju. Drugi konvertor punog mosta na izlazu koristi se za pretvaranje jednosmerne struje iz prvostepenog punomostnog pretvarača u napon izmjenične struje (AC). Njegov izlaz se filtrira prije spajanja na AC mrežu preko dodatnog dvokontaktnog relejnog prekidača, kako bi se osigurala sigurna izolacija u slučaju kvara i izolacija od napojne mreže noću. Druga struktura je neizolovana shema. Među njima, izmjenični napon je direktno generiran izlaznim istosmjernim naponom preko stupnja pojačanja. Treća struktura koristi inovativnu topologiju prekidača za napajanje i dioda za napajanje kako bi integrirala funkcije dijelova za pojačavanje i generiranje naizmjenične struje u namjensku topologiju, čineći pretvarač što efikasnijim uprkos vrlo niskoj efikasnosti konverzije solarnog panela. Blizu 100%, ali vrlo važno. U Njemačkoj se očekuje da će modul serije od 3 kW instaliran na krovu okrenutom prema jugu proizvoditi 2550 kWh godišnje. Ako se efikasnost pretvarača poveća sa 95% na 96%, može se proizvesti dodatnih 25kWh električne energije svake godine. Trošak korištenja dodatnih solarnih modula za generiranje ovih 25kWh je ekvivalentan dodavanju invertera. Budući da povećanje efikasnosti sa 95% na 96% neće udvostručiti troškove pretvarača, ulaganje u efikasniji pretvarač je neizbježan izbor. Za nove dizajne, povećanje efikasnosti pretvarača na najisplativiji način je ključni kriterijum dizajna. Što se tiče pouzdanosti i cijene pretvarača, to su još dva kriterija dizajna. Veća efikasnost smanjuje temperaturne fluktuacije tokom ciklusa opterećenja, čime se poboljšava pouzdanost, tako da su ove smjernice zapravo povezane. Upotreba modula će također povećati pouzdanost.

Boost prekidač i dioda

Sve prikazane topologije zahtijevaju brze prekidače napajanja. Stepen pojačanja i stepen konverzije punog mosta zahtijevaju brze preklopne diode. Pored toga, prekidači optimizovani za niskofrekventno (100Hz) prebacivanje su takođe korisni za ove topologije. Za bilo koju silicijumsku tehnologiju, prekidači optimizovani za brzo prebacivanje će imati veće gubitke u provodljivosti od prekidača optimizovanih za aplikacije niskofrekventnog prebacivanja.

Boost stepen je općenito dizajniran kao konvertor kontinualnog strujnog moda. Ovisno o broju solarnih modula u nizu koji se koristi u pretvaraču, možete odabrati da li ćete koristiti uređaje od 600V ili 1200V. Dva izbora za prekidače za napajanje su MOSFET i IGBT. Uopšteno govoreći, MOSFET-ovi mogu raditi na višim frekvencijama prebacivanja od IGBT-ova. Osim toga, uvijek se mora uzeti u obzir utjecaj diode tijela: u slučaju stupnja pojačanja to nije problem jer dioda tijela ne radi u normalnom radnom režimu. Gubici provodljivosti MOSFET-a mogu se izračunati iz otpornosti RDS(ON), koja je proporcionalna efektivnoj površini matrice za datu familiju MOSFET-a. Kada se nazivni napon promijeni sa 600V na 1200V, gubici provodljivosti MOSFET-a će se jako povećati. Stoga, čak i ako je nazivni RDS(ON) ekvivalentan, 1200V MOSFET nije dostupan ili je cijena previsoka.

Za prekidače za pojačavanje na 600V, mogu se koristiti superjunction MOSFET-ovi. Za aplikacije visokofrekventnog prebacivanja, ova tehnologija ima najbolje gubitke u vodljivosti. MOSFET sa RDS(ON) vrijednostima ispod 100 milioma u TO-220 paketima i MOSFET sa RDS(ON) vrijednostima ispod 50 miljoma u TO-247 paketima. Za solarne invertore koji zahtijevaju 1200V napajanje, IGBT je odgovarajući izbor. Naprednije IGBT tehnologije, kao što su NPT Trench i NPT Field Stop, optimizovane su za smanjenje gubitaka u provodljivosti, ali na račun većih gubitaka prebacivanja, što ih čini manje pogodnim za aplikacije pojačanja na visokim frekvencijama.

Na osnovu stare NPT planarne tehnologije razvijen je uređaj FGL40N120AND koji može poboljšati efikasnost kola za pojačanje sa visokom frekvencijom prebacivanja. Ima EOFF od 43uJ/A. U poređenju sa naprednijim tehnološkim uređajima, EOFF je 80uJ/A, ali ga treba dobiti. Ova vrsta performansi je veoma teška. Nedostatak uređaja FGL40N120AND je taj što je pad napona zasićenja VCE(SAT) (3.0V naspram 2.1V na 125ºC) visok, ali njegovi niski gubici pri prebacivanju pri visokim frekvencijama prebacivanja pojačanja više nego to nadoknađuju. Uređaj takođe integriše antiparalelnu diodu. U normalnom pogonu pojačanja, ova dioda neće voditi. Međutim, tokom pokretanja ili tokom prelaznih stanja, moguće je da se pojačalo kolo prebaci u aktivni režim, u kom slučaju će antiparalelna dioda voditi. Budući da sam IGBT nema ugrađenu diodu, ova dioda u paketu je potrebna da bi se osigurao pouzdan rad. Za pojačane diode, potrebne su diode za brzi oporavak kao što su Stealth™ ili karbonske silicijumske diode. Ugljično-silicijumske diode imaju vrlo nizak napon i gubitke. Prilikom odabira diode za pojačanje, mora se uzeti u obzir učinak povratne struje oporavka (ili spojnog kapaciteta ugljikovo-silicijumske diode) na prekidač za pojačavanje, jer će to rezultirati dodatnim gubicima. Ovdje, novo lansirana Stealth II dioda FFP08S60S može pružiti veće performanse. Kada je VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us, a temperatura kućišta je 100ºC, izračunati komutacijski gubitak je manji od parametra FFP08S60S od 205mJ. Koristeći ISL9R860P2 Stealth diodu, ova vrijednost dostiže 225mJ. Dakle, ovo takođe poboljšava efikasnost pretvarača na visokim frekvencijama prebacivanja.

Mostne sklopke i diode

Nakon MOSFET filtera punog mosta, izlazni most generiše sinusoidalni napon i strujni signal od 50Hz. Uobičajena implementacija je korištenje standardne arhitekture punog mosta (slika 2). Na slici, ako su prekidači na gornjem lijevom i donjem desnom dijelu uključeni, između lijevog i desnog terminala je napunjen pozitivan napon; ako su prekidači na gornjem desnom i donjem lijevom dijelu uključeni, između lijevog i desnog terminala je napunjen negativni napon. Za ovu aplikaciju, samo jedan prekidač je uključen tokom određenog vremenskog perioda. Jedan prekidač se može prebaciti na PWM visoku frekvenciju, a drugi na nisku frekvenciju 50Hz. Budući da se bootstrap kolo oslanja na konverziju low-end uređaja, low-end uređaji se prebacuju na PWM visoku frekvenciju, dok se high-end uređaji prebacuju na 50Hz niske frekvencije. Ova aplikacija koristi prekidač za napajanje od 600 V, tako da je 600 V superjunction MOSFET vrlo pogodan za ovaj brzi prekidački uređaj. Budući da će ovi sklopni uređaji izdržati punu obrnutu struju oporavka drugih uređaja kada je prekidač uključen, uređaji za brzi oporavak kao što je 600V FCH47N60F su idealan izbor. Njegov RDS(ON) je 73 milioma, a gubitak provodljivosti je vrlo nizak u poređenju sa drugim sličnim uređajima za brzi oporavak. Kada se ovaj uređaj pretvara na 50Hz, nema potrebe za korištenjem funkcije brzog oporavka. Ovi uređaji imaju odlične dv/dt i di/dt karakteristike, što poboljšava pouzdanost sistema u poređenju sa standardnim superjunction MOSFET-ovima.

Druga opcija koju vrijedi istražiti je korištenje uređaja FGH30N60LSD. To je 30A/600V IGBT sa naponom zasićenja VCE(SAT) od samo 1,1V. Njegov EOFF gubitak pri isključivanju je vrlo visok, dostiže 10mJ, tako da je pogodan samo za niskofrekventnu konverziju. MOSFET od 50 milioma ima otpor na uključenju RDS(ON) od 100 miljoma na radnoj temperaturi. Stoga, na 11A, ima isti VDS kao VCE(SAT) IGBT. Budući da je ovaj IGBT baziran na starijoj tehnologiji kvara, VCE(SAT) se ne mijenja mnogo s temperaturom. Ovaj IGBT stoga smanjuje ukupne gubitke u izlaznom mostu, čime se povećava ukupna efikasnost pretvarača. Korisna je i činjenica da FGH30N60LSD IGBT prebacuje s jedne tehnologije konverzije energije na drugu namjensku topologiju svakih pola ciklusa. IGBT se ovdje koriste kao topološki prekidači. Za brže prebacivanje koriste se konvencionalni i brzi uređaji za superspojnice. Za 1200V namjensku topologiju i strukturu punog mosta, gore spomenuti FGL40N120AND je prekidač koji je vrlo pogodan za nove visokofrekventne solarne pretvarače. Kada specijalizirane tehnologije zahtijevaju diode, Stealth II, Hyperfast™ II diode i ugljen-silicij diode su odlična rješenja.

funkcija:

Inverter ne samo da ima funkciju DC u AC konverziju, već ima i funkciju maksimiziranja performansi solarnih ćelija i funkciju zaštite sistema od greške. Ukratko, postoje funkcije automatskog pokretanja i isključivanja, funkcija kontrole maksimalne snage praćenja, nezavisna funkcija sprečavanja rada (za sisteme povezane na mrežu), funkcija automatskog podešavanja napona (za sisteme povezane na mrežu), funkcija detekcije istosmjerne struje (za sisteme povezane s mrežom). ), i DC detekcija uzemljenja. Funkcija (za sisteme povezane na mrežu). Evo kratkog uvoda u funkcije automatskog rada i isključivanja i funkciju kontrole praćenja maksimalne snage.

Automatski rad i funkcija isključivanja: Nakon jutarnjeg izlaska sunca, intenzitet sunčevog zračenja se postepeno povećava, a povećava se i izlaz solarne ćelije. Kada se dostigne izlazna snaga potrebna za rad pretvarača, pretvarač automatski počinje raditi. Nakon ulaska u rad, pretvarač će stalno pratiti izlaz modula solarnih ćelija. Sve dok je izlazna snaga modula solarnih ćelija veća od izlazne snage potrebne za zadatak pretvarača, pretvarač će nastaviti raditi; zaustavit će se do zalaska sunca, čak i ako pretvarač može raditi i po kišnim danima. Kada izlaz solarnog modula postane manji i izlaz pretvarača se približi 0, pretvarač ulazi u stanje pripravnosti.

Funkcija kontrole praćenja maksimalne snage: Izlaz modula solarne ćelije mijenja se s intenzitetom sunčevog zračenja i temperaturom samog modula solarne ćelije (temperatura čipa). Osim toga, budući da moduli solarnih ćelija imaju karakteristiku da napon opada kako se struja povećava, postoji optimalna radna tačka koja može dobiti maksimalnu snagu. Intenzitet sunčevog zračenja se mijenja, a očito se mijenja i optimalna radna tačka. Vezano za ove promjene, radna tačka modula solarne ćelije se uvijek održava na tački maksimalne snage, a sistem uvijek dobiva maksimalnu izlaznu snagu od modula solarne ćelije. Ova vrsta kontrole je kontrola praćenja maksimalne snage. Najveća karakteristika invertera koji se koriste u sistemima za proizvodnju solarne energije je da uključuju funkciju praćenja maksimalne snage (MPPT).

tip

Klasifikacija opsega aplikacija

(1) Običan inverter

DC 12V ili 24V ulaz, AC 220V, 50Hz izlaz, snaga od 75W do 5000W, neki modeli imaju AC i DC konverziju, odnosno UPS funkciju.

(2) Inverter/punjač sve-u-jednom mašina

U ovom tipu pretvarača korisnici mogu koristiti različite oblike napajanja za napajanje AC opterećenja: kada postoji AC napajanje, AC snaga se koristi za napajanje opterećenja kroz inverter ili za punjenje baterije; kada nema napajanja naizmeničnom strujom, baterija se koristi za napajanje AC opterećenja. . Može se koristiti u kombinaciji s različitim izvorima energije: baterijama, generatorima, solarnim panelima i vjetroturbinama.

(3) Specijalni inverter za poštu i telekomunikacije

Pružamo visokokvalitetne 48V pretvarače za poštanske i telekomunikacione usluge. Proizvodi su dobrog kvaliteta, visoke pouzdanosti, modularni (modul je 1KW) invertori, imaju N+1 redundantnu funkciju i mogu se proširiti (snaga od 2KW do 20KW). ).

(4) Specijalni inverter za avijaciju i vojsku

Ovaj tip pretvarača ima ulaz od 28Vdc i može pružiti sljedeće izlaze naizmjenične struje: 26Vac, 115Vac, 230Vac. Njegova izlazna frekvencija može biti: 50Hz, 60Hz i 400Hz, a izlazna snaga se kreće od 30VA do 3500VA. Postoje i DC-DC pretvarači i frekventni pretvarači namijenjeni avijaciji.

Klasifikacija izlaznog talasnog oblika

(1) Inverter kvadratnog talasa

Talasni oblik naizmjeničnog napona na izlazu pravokutnog pretvarača je pravokutni val. Inverterski krugovi koje koristi ovaj tip pretvarača nisu potpuno isti, ali zajednička karakteristika je da je krug relativno jednostavan i da je broj korištenih cijevi prekidača za napajanje mali. Projektna snaga je općenito između sto vati i jednog kilovata. Prednosti pravokutnog pretvarača su: jednostavno kolo, jeftina cijena i jednostavno održavanje. Nedostatak je što napon pravougaonog talasa sadrži veliki broj harmonika visokog reda, koji će proizvesti dodatne gubitke u uređajima sa gvozdenim jezgrom induktora ili transformatora, uzrokujući smetnje radija i neke komunikacione opreme. Osim toga, ovaj tip pretvarača ima nedostatke kao što su nedovoljan raspon regulacije napona, nepotpuna zaštitna funkcija i relativno visoka buka.

(2) Step wave inverter

Izlazni talasni oblik naizmeničnog napona ovog tipa pretvarača je korak talas. Postoji mnogo različitih linija za pretvarač za realizaciju koraka talasnog izlaza, a broj koraka u izlaznom talasnom obliku veoma varira. Prednost step talasnog pretvarača je što je izlazni talasni oblik značajno poboljšan u odnosu na kvadratni talas, a sadržaj harmonika visokog reda je smanjen. Kada koraci dostignu više od 17, izlazni valni oblik može postići kvazi-sinusoidalni val. Kada se koristi izlaz bez transformatora, ukupna efikasnost je vrlo visoka. Nedostatak je što kolo superpozicije ljestvičastih valova koristi mnogo cijevi prekidača napajanja, a neki oblici kola zahtijevaju više skupova DC ulaza za napajanje. Ovo donosi probleme grupisanju i ožičenju nizova solarnih ćelija i balansiranom punjenju baterija. Osim toga, talasni napon stepeništa još uvijek ima neke visokofrekventne smetnje radija i neke komunikacijske opreme.

Inverter sinusnog talasa

Talasni oblik izmjeničnog napona koji sinusni pretvarač izlaze je sinusni val. Prednosti sinusnog pretvarača su u tome što ima dobar izlazni valni oblik, vrlo malo izobličenja, malo smetnji za radio i opremu i nisku razinu buke. Osim toga, ima potpune zaštitne funkcije i visoku ukupnu efikasnost. Nedostaci su: sklop je relativno složen, zahtijeva visoku tehnologiju održavanja i skup je.

Klasifikacija gornja tri tipa izmjenjivača je od pomoći dizajnerima i korisnicima fotonaponskih sistema i vjetroelektrana da identifikuju i odaberu pretvarače. Zapravo, pretvarači sa istim valnim oblikom još uvijek imaju velike razlike u principima kola, korištenim uređajima, metodama upravljanja itd.

Druge metode klasifikacije

1. Prema frekvenciji izlazne naizmjenične struje, može se podijeliti na pretvarač frekvencije snage, pretvarač srednje frekvencije i pretvarač visoke frekvencije. Frekvencija pretvarača frekvencije napajanja je 50 do 60Hz; frekvencija pretvarača srednje frekvencije je općenito 400Hz do više od deset kHz; frekvencija pretvarača visoke frekvencije je općenito veća od deset kHz do MHz.

2. Prema broju izlaznih faza iz pretvarača, može se podijeliti na jednofazni inverter, trofazni inverter i višefazni inverter.

3. Prema odredištu izlazne snage pretvarača, može se podijeliti na aktivni inverter i pasivni pretvarač. Svaki inverter koji prenosi električnu energiju koju pretvarač pretvara u industrijsku električnu mrežu naziva se aktivni pretvarač; bilo koji inverter koji prenosi električnu energiju iz invertera na neko električno opterećenje naziva se pasivni inverter. uređaj.

4. Prema obliku glavnog kruga pretvarača, može se podijeliti na jednostrani inverter, push-pull inverter, polumosni inverter i inverter s punim mostom.

5. Prema tipu glavnog sklopnog uređaja pretvarača, može se podijeliti na tiristorski inverter, tranzistorski inverter, inverter s efektom polja i inverter bipolarnog tranzistora sa izolovanim vratima (IGBT). Može se podijeliti u dvije kategorije: "polukontrolirani" inverter i "potpuno kontrolirani" inverter. Prvi nema mogućnost samogašenja, a komponenta nakon uključivanja gubi svoju upravljačku funkciju, pa se naziva "polukontroliranim" i u ovu kategoriju spadaju obični tiristori; potonji ima mogućnost samoisključivanja, odnosno ne postoji uređaj. Uključivanje i isključivanje se može kontrolirati kontrolnom elektrodom, pa se naziva "potpuno kontrolirani tip". Tranzistori sa efektom polja snage i bi-power tranzistori sa izolovanim vratima (IGBT) pripadaju ovoj kategoriji.

6. Prema DC napajanju, može se podijeliti na inverter izvora napona (VSI) i inverter izvora struje (CSI). U prvom slučaju, istosmjerni napon je skoro konstantan, a izlazni napon je naizmjenični kvadratni val; u potonjem, istosmjerna struja je skoro konstantna, a izlazna struja je naizmjenični kvadratni val.

7. Prema metodi upravljanja inverterom, može se podijeliti na inverter s frekvencijskom modulacijom (PFM) i inverter s modulacijom širine impulsa (PWM).

8. Prema načinu rada sklopnog kruga pretvarača, može se podijeliti na rezonantni inverter, inverter s tvrdom preklopkom fiksne frekvencije i meki inverter s fiksnom frekvencijom.

9. Prema komutacijskom načinu pretvarača, može se podijeliti na inverter sa komutacijom opterećenja i samokomutirani pretvarač.

Parametri performansi:

Postoji mnogo parametara i tehničkih uslova koji opisuju performanse pretvarača. Ovdje dajemo samo kratko objašnjenje tehničkih parametara koji se obično koriste pri ocjenjivanju pretvarača.

1. Uvjeti okoline za korištenje pretvarača. Normalni uslovi upotrebe pretvarača: visina ne prelazi 1000m, a temperatura vazduha je 0~+40℃.

2. Uslovi DC ulaznog napajanja, opseg fluktuacije ulaznog istosmjernog napona: ±15% vrijednosti nazivnog napona baterije.

3. Nazivni izlazni napon, unutar specificiranog dozvoljenog raspona fluktuacije ulaznog istosmjernog napona, predstavlja nominalnu vrijednost napona koju bi pretvarač trebao biti u stanju da proizvede. Stabilna tačnost vrijednosti izlaznog nazivnog napona općenito ima sljedeće odredbe:

(1) Tokom stabilnog rada, opseg fluktuacije napona treba biti ograničen, na primjer, njegovo odstupanje ne smije prelaziti ±3% ili ±5% nazivne vrijednosti.

(2) U dinamičkim situacijama kada se opterećenje naglo mijenja ili na njega utiču drugi faktori interferencije, devijacija izlaznog napona ne smije prelaziti ±8% ili ±10% nazivne vrijednosti.

4. Nazivna izlazna frekvencija, frekvencija izlaznog izmjeničnog napona pretvarača treba biti relativno stabilna vrijednost, obično frekvencija napajanja od 50Hz. Odstupanje treba da bude unutar ±1% pod normalnim radnim uslovima.

5. Nazivna izlazna struja (ili nazivni izlazni kapacitet) označava nazivnu izlaznu struju pretvarača unutar specificiranog raspona faktora snage opterećenja. Neki inverterski proizvodi daju nazivni izlazni kapacitet, izražen u VA ili kVA. Nazivni kapacitet pretvarača je kada je faktor izlazne snage 1 (to jest, čisto otporno opterećenje), nazivni izlazni napon je proizvod nazivne izlazne struje.

6. Nazivna izlazna efikasnost. Efikasnost pretvarača je omjer njegove izlazne snage i ulazne snage pod određenim radnim uvjetima, izražen u %. Efikasnost pretvarača pri nazivnom izlaznom kapacitetu je efikasnost punog opterećenja, a efikasnost pri 10% nazivnog izlaznog kapaciteta je efikasnost niskog opterećenja.

7. Maksimalni sadržaj harmonika pretvarača. Za sinusni pretvarač, pod otpornim opterećenjem, maksimalni sadržaj harmonika izlaznog napona trebao bi biti ≤10%.

8. Kapacitet preopterećenja pretvarača se odnosi na sposobnost pretvarača da proizvede više od nominalne vrijednosti struje u kratkom vremenskom periodu pod određenim uvjetima. Kapacitet preopterećenja pretvarača trebao bi zadovoljiti određene zahtjeve pod specificiranim faktorom snage opterećenja.

9. Efikasnost pretvarača je omjer izlazne aktivne snage pretvarača prema ulaznoj aktivnoj snazi ​​(ili istosmjernoj snazi) ispod nazivnog izlaznog napona, izlazne struje i specificiranog faktora snage opterećenja.

10. Faktor snage opterećenja predstavlja sposobnost pretvarača da nosi induktivna ili kapacitivna opterećenja. U uslovima sinusnog talasa, faktor snage opterećenja je 0,7~0,9 (lag), a nominalna vrednost je 0,9.

11. Asimetrija opterećenja. Pod asimetričnim opterećenjem od 10%, asimetrija izlaznog napona trofaznog pretvarača fiksne frekvencije trebala bi biti ≤10%.

12. Neravnoteža izlaznog napona. U normalnim radnim uslovima, neravnoteža trofaznog napona (odnos komponente obrnute sekvence i komponente pozitivne sekvence) koju pretvara pretvarač ne bi trebalo da pređe određenu vrednost, generalno izraženu u %, kao što je 5 % ili 8%.

13. Karakteristike pokretanja: U normalnim radnim uvjetima, pretvarač bi trebao biti u stanju da se normalno pokrene 5 puta zaredom pod punim opterećenjem i radnim uvjetima bez opterećenja.

14. Funkcije zaštite, pretvarač treba postaviti: zaštitu od kratkog spoja, prekostrujnu zaštitu, zaštitu od previsoke temperature, prenaponsku zaštitu, zaštitu od podnapona i zaštitu od gubitka faze. Među njima, zaštita od prenapona znači da za pretvarače bez mjera za stabilizaciju napona treba postojati mjere zaštite od prenapona na izlazu za zaštitu negativnog terminala od oštećenja zbog izlaznog prenapona. Nadstrujna zaštita se odnosi na nadstrujnu zaštitu pretvarača, koja bi trebala biti u stanju osigurati pravovremeno djelovanje kada je opterećenje kratko spojeno ili struja premašuje dozvoljenu vrijednost kako bi ga zaštitila od oštećenja udarnom strujom.

15. Interferencija i zaštita od smetnji, pretvarač treba da bude u stanju da izdrži elektromagnetne smetnje u opštem okruženju pod određenim normalnim radnim uslovima. Performanse protiv smetnji i elektromagnetna kompatibilnost pretvarača trebaju biti u skladu s relevantnim standardima.

16. Invertori koji se ne koriste često, ne prate i ne održavaju trebaju biti ≤95db; invertori koji se često koriste, nadgledaju i održavaju trebaju biti ≤80db.

17. Displej, pretvarač treba da bude opremljen sa prikazom podataka parametara kao što su izlazni napon naizmenične struje, izlazna struja i izlazna frekvencija, kao i prikaz signala ulaza uživo, pod naponom i statusa greške.

18. Funkcija komunikacije. Funkcija daljinske komunikacije omogućava korisnicima da provjere radni status mašine i pohranjene podatke bez odlaska na lokaciju.

19. Izobličenje talasnog oblika izlaznog napona. Kada je izlazni napon pretvarača sinusoidan, potrebno je specificirati maksimalno dozvoljeno izobličenje valnog oblika (ili sadržaj harmonika). Obično se izražava kao ukupna distorzija talasnog oblika izlaznog napona, njegova vrijednost ne bi trebala prelaziti 5% (10% je dozvoljeno za jednofazni izlaz).

20. Početne karakteristike koje karakterišu sposobnost pretvarača da startuje sa opterećenjem i njegove performanse tokom dinamičkog rada. Inverter bi trebao osigurati pouzdano pokretanje pod nazivnim opterećenjem.

21. Buka. Transformatori, induktori filtera, elektromagnetski prekidači, ventilatori i druge komponente u energetskoj elektronskoj opremi proizvode buku. Kada inverter radi normalno, njegova buka ne bi trebala prelaziti 80dB, a buka malog pretvarača ne bi trebala prelaziti 65dB.

Karakteristike baterije:

PV baterija

Za razvoj solarnog inverterskog sistema, važno je prvo razumjeti različite karakteristike solarnih ćelija (PV ćelija). Rp i Rs su parazitski otpori, koji su beskonačni, odnosno nula pod idealnim okolnostima.

Intenzitet svjetlosti i temperatura mogu značajno utjecati na radne karakteristike fotonaponskih ćelija. Struja je proporcionalna intenzitetu svjetlosti, ali promjene svjetla imaju mali utjecaj na radni napon. Međutim, na radni napon utiče temperatura. Povećanje temperature baterije smanjuje radni napon, ali ima mali uticaj na generisanu struju. Slika ispod ilustruje efekte temperature i svjetlosti na PV module.

Promjene u intenzitetu svjetlosti imaju veći utjecaj na izlaznu snagu baterije nego promjene temperature. Ovo vrijedi za sve najčešće korištene fotonaponske materijale. Važna posljedica kombinacije ova dva efekta je da snaga PV ćelije opada sa smanjenjem intenziteta svjetlosti i/ili povećanjem temperature.

Maksimalna tačka snage (MPP)

Solarne ćelije mogu raditi u širokom rasponu napona i struja. MPP se određuje kontinuiranim povećanjem otpornog opterećenja na osvijetljenoj ćeliji od nule (događaj kratkog spoja) do vrlo visoke vrijednosti (događaj otvorenog kola). MPP je radna tačka u kojoj V x I dostiže svoju maksimalnu vrijednost i pri ovom intenzitetu osvjetljenja može se postići maksimalna snaga. Izlazna snaga kada dođe do kratkog spoja (PV napon je jednak nuli) ili otvorenog kruga (PV struja jednaka nuli) je nula.

Visokokvalitetne monokristalne silicijumske solarne ćelije proizvode napon otvorenog kola od 0,60 volti na temperaturi od 25°C. Uz punu sunčevu svjetlost i temperaturu zraka od 25°C, temperatura date ćelije može biti blizu 45°C, što će smanjiti napon otvorenog kola na oko 0,55V. Kako temperatura raste, napon otvorenog kruga nastavlja opadati sve do kratkog spoja PV modula.

Maksimalna snaga pri temperaturi baterije od 45°C tipično se proizvodi pri 80% napona otvorenog kola i 90% struje kratkog spoja. Struja kratkog spoja baterije je skoro proporcionalna osvjetljenju, a napon otvorenog kruga može se smanjiti samo za 10% kada se osvjetljenje smanji za 80%. Baterije slabijeg kvaliteta će brže smanjiti napon kada se struja poveća, čime se smanjuje raspoloživa snaga. Proizvodnja je pala sa 70% na 50%, ili čak samo 25%.

Solarni mikroinverter mora osigurati da PV moduli rade na MPP-u u bilo kojem trenutku kako bi se iz PV modula mogla dobiti maksimalna energija. Ovo se može postići korištenjem kontrolne petlje maksimalne snage, također poznatog kao Maximum Power Point Tracker (MPPT). Postizanje visokog omjera MPP praćenja također zahtijeva da valovitost izlaznog napona PV bude dovoljno mala tako da se PV struja ne mijenja previše kada radi blizu tačke maksimalne snage.

Opseg MPP napona PV modula se obično može definirati u rasponu od 25V do 45V, sa proizvodnjom energije od približno 250W i naponom otvorenog kola ispod 50V.

Upotreba i održavanje:

koristiti

1. Priključite i instalirajte opremu striktno u skladu sa zahtjevima uputstava za rad i održavanje pretvarača. Prilikom ugradnje treba pažljivo provjeriti: da li promjer žice ispunjava zahtjeve; da li su komponente i terminali labavi tokom transporta; da li su izolovani delovi dobro izolovani; da li je uzemljenje sistema u skladu sa propisima.

2. Inverter treba koristiti i koristiti strogo u skladu s uputama za upotrebu i održavanje. Posebno: prije nego što uključite mašinu, obratite pažnju da li je ulazni napon normalan; tokom rada obratite pažnju da li je redosled uključivanja i isključivanja mašine ispravan i da li su indikacije svakog merača i indikatorske lampice normalne.

3. Invertori uglavnom imaju automatsku zaštitu od prekida strujnog kola, prekomjerne struje, prenapona, pregrijavanja i drugih stvari, tako da kada dođe do ovih pojava, nema potrebe za ručnim gašenjem; zaštitne tačke automatske zaštite su generalno podešene u fabrici i nema potrebe za ponovnim podešavanjem.

4. Postoji visok napon u ormaru invertera. Operaterima generalno nije dozvoljeno da otvore vrata ormarića, a vrata kabineta bi trebalo da budu zaključana u uobičajeno vrijeme.

5. Kada sobna temperatura pređe 30°C, potrebno je preduzeti mjere za odvođenje topline i hlađenje kako bi se spriječio kvar opreme i produžio vijek trajanja opreme.

Održavanje i pregled

1. Redovno provjeravajte da li je ožičenje svakog dijela pretvarača čvrsto i da li ima labavosti. Posebno treba pažljivo provjeriti ventilator, energetski modul, ulazni terminal, izlazni terminal i uzemljenje.

2. Kada se alarm isključi, nije dozvoljeno da se odmah pokrene. Prije puštanja u rad potrebno je otkriti i popraviti uzrok. Provjeru treba izvršiti strogo u skladu s koracima navedenim u priručniku za održavanje pretvarača.

3. Operateri moraju proći posebnu obuku i biti sposobni da utvrde uzroke opštih kvarova i da ih otklone, kao što je vešta zamena osigurača, komponenti i oštećenih ploča. Neobučenom osoblju nije dozvoljeno da rukuje opremom.

4. Ako se dogodi nezgoda koju je teško otkloniti ili je uzrok nesreće nejasan, potrebno je voditi detaljnu evidenciju o nesreći i blagovremeno obavijestiti proizvođača pretvarača radi rješavanja.