Enciclopèdia introducció als inversors solars

Inversor , també conegut com a regulador de potència i regulador de potència, és una part essencial del sistema fotovoltaic. La funció principal de l'inversor fotovoltaic és convertir l'energia de CC generada pels panells solars en energia de CA utilitzada pels electrodomèstics. Tota l'electricitat generada per les plaques solars ha de ser processada per l'inversor abans que pugui sortir al món exterior. [1] Mitjançant el circuit de pont complet, el processador SPWM s'utilitza generalment per experimentar modulació, filtratge, augment de tensió, etc. per obtenir una potència de CA sinusoïdal que coincideixi amb la freqüència de càrrega d'il·luminació, la tensió nominal, etc. per als usuaris finals del sistema. Amb un inversor, es pot utilitzar una bateria de CC per proporcionar energia de CA als electrodomèstics.

Introducció:

El sistema de generació d'energia solar de CA es compon de plaques solars, controlador de càrrega, inversor i bateria; el sistema de generació d'energia solar DC no inclou inversor. El procés de conversió de l'energia CA en potència de CC s'anomena rectificació, el circuit que completa la funció de rectificació s'anomena circuit rectificador i el dispositiu que implementa el procés de rectificació s'anomena dispositiu rectificador o rectificador. En conseqüència, el procés de conversió de corrent continu en potència de CA s'anomena inversor, el circuit que completa la funció inversor s'anomena circuit inversor i el dispositiu que implementa el procés inversor s'anomena equip inversor o inversor.

El nucli del dispositiu inversor és el circuit de commutació inversor, conegut com a circuit inversor. Aquest circuit completa la funció d'inversor activant i apagant l'interruptor electrònic d'alimentació. La commutació dels dispositius de commutació electrònica de potència requereix determinats polsos de conducció, i aquests polsos es poden ajustar canviant un senyal de tensió. El circuit que genera i regula polsos sovint s'anomena circuit de control o bucle de control. L'estructura bàsica del dispositiu inversor inclou, a més del circuit inversor i circuit de control esmentats anteriorment, un circuit de protecció, un circuit de sortida, un circuit d'entrada, un circuit de sortida, etc.

Característiques:

A causa de la diversitat d'edificis, comportarà inevitablement la diversitat d'instal·lacions de plaques solars. Per tal de maximitzar l'eficiència de conversió de l'energia solar tenint en compte el bonic aspecte de l'edifici, això requereix la diversificació dels nostres inversors per aconseguir la millor manera d'energia solar. Converteix.

Inversió centralitzada

L'inversor centralitzat s'utilitza generalment en sistemes de grans centrals fotovoltaiques (>10kW). Moltes cadenes fotovoltaiques paral·leles estan connectades a l'entrada de CC del mateix inversor centralitzat. En general, els mòduls de potència IGBT trifàsics s'utilitzen per a una gran potència. Els més petits utilitzen transistors d'efecte de camp i utilitzen controladors de conversió DSP per millorar la qualitat de la potència generada de manera que estigui molt a prop d'un corrent d'ona sinusoïdal. La característica més important és l'alta potència i el baix cost del sistema. No obstant això, l'eficiència i la capacitat de producció elèctrica de tot el sistema fotovoltaic es veuen afectades per la combinació de cadenes fotovoltaiques i l'ombrejat parcial. Al mateix temps, la fiabilitat de la generació d'energia de tot el sistema fotovoltaic es veu afectada pel mal estat de funcionament d'un determinat grup d'unitats fotovoltaiques. Les últimes direccions de recerca són l'ús del control de modulació vectorial espacial i el desenvolupament de noves connexions de topologia inversora per obtenir una alta eficiència en condicions de càrrega parcial. A l'inversor centralitzat SolarMax, es pot connectar una caixa d'interfície de matriu fotovoltaica per controlar cada cadena de panells de vela fotovoltaica. Si una de les cadenes no funciona correctament, el sistema es transmetrà la informació al comandament a distància, i aquesta cadena es pot aturar mitjançant el control remot, de manera que la fallada d'una cadena fotovoltaica no reduirà ni afectarà el treball i la producció d'energia. de tot el sistema fotovoltaic.

Inversor de cadena

Els inversors de cadena s'han convertit en els inversors més populars al mercat internacional. L'inversor de cadena es basa en el concepte modular. Cada cadena fotovoltaica (1kW-5kW) passa per un inversor, té un seguiment màxim de pic de potència a l'extrem de CC i està connectada en paral·lel a la xarxa a l'extrem de CA. Moltes grans centrals fotovoltaiques utilitzen inversors de cadena. L'avantatge és que no es veu afectat per les diferències de mòduls i les ombres entre cadenes, i al mateix temps redueix el punt de funcionament òptim dels mòduls fotovoltaics.

No coincideix amb l'inversor, augmentant així la generació d'energia. Aquests avantatges tècnics no només redueixen els costos del sistema, sinó que també augmenten la fiabilitat del sistema. Al mateix temps, s'introdueix el concepte de "mestre-esclau" entre cadenes, de manera que quan la potència d'una sola cadena del sistema no pot fer funcionar un sol inversor, es poden connectar diversos grups de cadenes fotovoltaiques entre si per permetre un o molts d'ells a treballar. , produint així més energia elèctrica. L'últim concepte és que diversos inversors formen un "equip" entre si per substituir el concepte "mestre-esclau", fent que el sistema sigui més fiable.

Inversor de cadena múltiple

L'inversor de cadena múltiple aprofita els avantatges de l'inversor centralitzat i l'inversor de cadena, evita els seus inconvenients i es pot aplicar a centrals fotovoltaiques amb diversos quilowatts. A l'inversor multicadena, s'inclouen diferents seguiments de pics de potència individuals i convertidors de CC a CC. La CC es converteix en potència de CA mitjançant un inversor comú de CC a CA i es connecta a la xarxa. Diferents classificacions de les cadenes fotovoltaiques (per exemple, diferent potència nominal, diferent nombre de mòduls per string, diferents fabricants de mòduls, etc.), diferents mides o diferents tecnologies de mòduls fotovoltaics, diferents orientacions de les cadenes (per exemple: est, sud i oest) , diferents angles d'inclinació o ombrejat, es poden connectar a un inversor comú, amb cada cadena funcionant al seu pic de potència màxim respectiu. Al mateix temps, es redueix la longitud del cable de CC, minimitzant l'efecte d'ombra entre les cordes i la pèrdua causada per les diferències entre les cordes.

Inversor de components

El mòdul inversor connecta cada mòdul fotovoltaic a un inversor i cada mòdul té un seguiment de pic de potència màxim independent, de manera que el mòdul i l'inversor cooperen millor. Normalment s'utilitza en centrals fotovoltaiques de 50 W a 400 W, l'eficiència total és inferior a la dels inversors de cadena. Com que estan connectats en paral·lel al costat CA, això augmenta la complexitat del cablejat al costat CA i dificulta el manteniment. Una altra cosa que cal resoldre és com connectar-se a la xarxa de manera més eficaç. La manera senzilla és connectar-se a la xarxa directament mitjançant endolls de CA normals, cosa que pot reduir els costos i la instal·lació d'equips, però sovint els estàndards de seguretat de la xarxa elèctrica en diversos llocs poden no permetre-ho. En fer-ho, la companyia elèctrica pot oposar-se a la connexió directa del dispositiu generador a una presa domèstica normal. Un altre factor relacionat amb la seguretat és si es requereix un transformador d'aïllament (alta freqüència o baixa freqüència) o si es permet un inversor sense transformador. Aquest inversor s'utilitza més en els murs cortina de vidre.

Eficiència de l'inversor solar

L'eficiència dels inversors solars fa referència al creixent mercat dels inversors solars (inversors fotovoltaics) a causa de la demanda d'energies renovables. I aquests inversors requereixen una eficiència i fiabilitat extremadament alta. S'examinen els circuits de potència utilitzats en aquests inversors i es recomanen les millors opcions per als dispositius de commutació i rectificadors. L'estructura general d'un inversor fotovoltaic es mostra a la figura 1. Hi ha tres inversors diferents per triar. La llum solar brilla sobre els mòduls solars connectats en sèrie, i cada mòdul conté un conjunt d'unitats de cèl·lules solars connectades en sèrie. La tensió de corrent continu (CC) generada pels mòduls solars és de l'ordre de diversos centenars de volts, depenent de les condicions d'il·luminació de la matriu de mòduls, la temperatura de les cèl·lules i el nombre de mòduls connectats en sèrie.

La funció principal d'aquest tipus d'inversor és convertir la tensió de CC d'entrada en un valor estable. Aquesta funció s'implementa mitjançant un convertidor de reforç i requereix un interruptor de reforç i un díode de reforç. A la primera arquitectura, l'etapa d'impuls va seguida d'un convertidor aïllat de pont complet. L'objectiu del transformador de pont complet és proporcionar aïllament. El segon convertidor de pont complet a la sortida s'utilitza per convertir la CC del convertidor de pont complet de la primera etapa en tensió de corrent altern (CA). La seva sortida es filtra abans de ser connectada a la xarxa de CA mitjançant un interruptor de relé addicional de doble contacte, per tal de proporcionar un aïllament segur en cas d'avaria i aïllament de la xarxa de subministrament durant la nit. La segona estructura és un esquema no aïllat. Entre ells, la tensió de CA es genera directament per la sortida de voltatge de CC de l'etapa de reforç. La tercera estructura utilitza una topologia innovadora d'interruptors d'alimentació i díodes de potència per integrar les funcions de les parts d'impuls i generació de CA en una topologia dedicada, fent que l'inversor sigui el més eficient possible malgrat la molt baixa eficiència de conversió del panell solar. Prop del 100% però molt important. A Alemanya, s'espera que un mòdul de la sèrie de 3 kW instal·lat en un sostre orientat al sud generi 2550 kWh anuals. Si s'incrementa l'eficiència de l'inversor del 95% al ​​96%, es poden generar 25 kWh addicionals d'electricitat cada any. El cost d'utilitzar mòduls solars addicionals per generar aquests 25 kWh equival a afegir un inversor. Com que augmentar l'eficiència del 95% al ​​96% no duplicarà el cost de l'inversor, invertir en un inversor més eficient és una opció inevitable. Per als dissenys emergents, augmentar l'eficiència de l'inversor de la manera més rendible és un criteri de disseny clau. Pel que fa a la fiabilitat i el cost de l'inversor, són altres dos criteris de disseny. Una major eficiència redueix les fluctuacions de temperatura durant el cicle de càrrega, millorant així la fiabilitat, de manera que aquestes directrius estan realment relacionades. L'ús de mòduls també augmentarà la fiabilitat.

Interruptor de reforç i díode

Totes les topologies mostrades requereixen interruptors d'alimentació de commutació ràpida. L'etapa de reforç i l'etapa de conversió de pont complet requereixen díodes de commutació ràpida. A més, els interruptors optimitzats per a la commutació de baixa freqüència (100 Hz) també són útils per a aquestes topologies. Per a qualsevol tecnologia de silici donada, els interruptors optimitzats per a la commutació ràpida tindran pèrdues de conducció més altes que els interruptors optimitzats per a aplicacions de commutació de baixa freqüència.

L'etapa de reforç es dissenya generalment com un convertidor de mode de corrent continu. Depenent del nombre de mòduls solars de la matriu utilitzat a l'inversor, podeu triar si voleu utilitzar dispositius de 600 V o 1200 V. Dues opcions per als interruptors d'alimentació són MOSFET i IGBT. En termes generals, els MOSFET poden funcionar a freqüències de commutació més altes que els IGBT. A més, sempre s'ha de tenir en compte la influència del díode del cos: en el cas de l'etapa de boost això no és un problema ja que el díode del cos no condueix en el mode de funcionament normal. Les pèrdues de conducció MOSFET es poden calcular a partir de la resistència RDS (ON), que és proporcional a l'àrea de matriu efectiva per a una família MOSFET determinada. Quan la tensió nominal canvia de 600V a 1200V, les pèrdues de conducció del MOSFET augmentaran molt. Per tant, fins i tot si la classificació RDS(ON) és equivalent, el MOSFET de 1200 V no està disponible o el preu és massa alt.

Per als interruptors d'augment de 600 V, es poden utilitzar MOSFET de superjunció. Per a aplicacions de commutació d'alta freqüència, aquesta tecnologia té les millors pèrdues de conducció. MOSFET amb valors RDS(ON) per sota de 100 miliohms en paquets TO-220 i MOSFET amb valors RDS(ON) per sota de 50 miliohms en paquets TO-247. Per als inversors solars que requereixen commutació d'alimentació de 1200 V, IGBT és l'opció adequada. Les tecnologies IGBT més avançades, com NPT Trench i NPT Field Stop, estan optimitzades per reduir les pèrdues de conducció, però a costa de pèrdues de commutació més elevades, la qual cosa les fa menys adequades per a aplicacions d'impuls a altes freqüències.

Basat en l'antiga tecnologia planar NPT, es va desenvolupar un dispositiu FGL40N120AND que pot millorar l'eficiència del circuit d'impuls amb una freqüència de commutació alta. Té un EOFF de 43uJ/A. En comparació amb els dispositius de tecnologia més avançada, l'EOFF és de 80uJ/A, però cal obtenir aquest tipus de rendiment és molt difícil. L'inconvenient del dispositiu FGL40N120AND és que la caiguda de tensió de saturació VCE(SAT) (3,0 V vs. 2,1 V a 125 ºC) és alta, però les seves baixes pèrdues de commutació a freqüències de commutació d'elevació més que compensan això. El dispositiu també integra un díode antiparal·lel. En funcionament normal d'augment, aquest díode no conduirà. Tanmateix, durant l'engegada o en condicions transitòries, és possible que el circuit d'impuls es posi en mode actiu, en aquest cas el díode antiparal·lel conduirà. Com que el propi IGBT no té un díode corporal inherent, aquest díode empaquetat és necessari per garantir un funcionament fiable. Per als díodes de reforç, calen díodes de recuperació ràpida com Stealth™ o díodes de carboni silici. Els díodes carboni-silici tenen una tensió directa i pèrdues molt baixes. En seleccionar un díode de reforç, s'ha de tenir en compte l'efecte del corrent de recuperació inversa (o la capacitat d'unió d'un díode de carboni-silici) sobre l'interruptor d'augment, ja que això comportarà pèrdues addicionals. Aquí, el díode Stealth II FFP08S60S acabat de llançar pot oferir un rendiment superior. Quan VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us i la temperatura de la caixa és de 100ºC, la pèrdua de commutació calculada és inferior al paràmetre FFP08S60S de 205 mJ. Utilitzant el díode Stealth ISL9R860P2, aquest valor arriba als 225 mJ. Per tant, això també millora l'eficiència de l'inversor a altes freqüències de commutació.

Interruptors de pont i díodes

Després del filtratge de pont complet MOSFET, el pont de sortida genera un senyal de corrent i tensió sinusoïdal de 50 Hz. Una implementació habitual és utilitzar una arquitectura estàndard de pont complet (figura 2). A la figura, si els interruptors de la part superior esquerra i inferior dreta estan activats, es carrega una tensió positiva entre els terminals esquerre i dret; si els interruptors de la part superior dreta i inferior esquerra estan activats, es carrega una tensió negativa entre els terminals esquerre i dret. Per a aquesta aplicació, només un interruptor està activat durant un període de temps determinat. Un interruptor es pot canviar a PWM d'alta freqüència i l'altre a baixa freqüència de 50 Hz. Com que el circuit d'arrencada es basa en la conversió de dispositius de gamma baixa, els dispositius de gamma baixa es canvien a PWM d'alta freqüència, mentre que els dispositius de gamma alta es canvien a 50 Hz de baixa freqüència. Aquesta aplicació utilitza un interruptor d'alimentació de 600 V, de manera que el MOSFET de superjunció de 600 V és molt adequat per a aquest dispositiu de commutació d'alta velocitat. Com que aquests dispositius de commutació suportaran el corrent de recuperació inversa total d'altres dispositius quan l'interruptor està encès, els dispositius de superjunció de recuperació ràpida com el FCH47N60F de 600V són les opcions ideals. El seu RDS(ON) és de 73 miliohms i la seva pèrdua de conducció és molt baixa en comparació amb altres dispositius de recuperació ràpida similars. Quan aquest dispositiu es converteix a 50 Hz, no cal utilitzar la funció de recuperació ràpida. Aquests dispositius tenen excel·lents característiques dv/dt i di/dt, que milloren la fiabilitat del sistema en comparació amb els MOSFET de superjunció estàndard.

Una altra opció que val la pena explorar és l'ús del dispositiu FGH30N60LSD. És un IGBT de 30 A/600 V amb una tensió de saturació VCE (SAT) de només 1,1 V. La seva pèrdua d'apagada EOFF és molt alta, arribant als 10 mJ, de manera que només és adequat per a la conversió de baixa freqüència. Un MOSFET de 50 miliohms té una resistència RDS(ON) de 100 miliohms a temperatura de funcionament. Per tant, a 11A, té el mateix VDS que el VCE(SAT) de l'IGBT. Com que aquest IGBT es basa en tecnologia de descomposició més antiga, VCE (SAT) no canvia gaire amb la temperatura. Per tant, aquest IGBT redueix les pèrdues globals en el pont de sortida, augmentant així l'eficiència global de l'inversor. També és útil el fet que el FGH30N60LSD IGBT canviï d'una tecnologia de conversió d'energia a una altra topologia dedicada cada mig cicle. Els IGBT s'utilitzen aquí com a commutadors topològics. Per a un canvi més ràpid, s'utilitzen dispositius de superjunció convencionals i de recuperació ràpida. Per a una topologia dedicada de 1200 V i una estructura de pont complet, l'esmentat FGL40N120AND és un interruptor molt adequat per a nous inversors solars d'alta freqüència. Quan les tecnologies especialitzades requereixen díodes, els díodes Stealth II, Hyperfast™ II i els díodes de carboni-silici són solucions excel·lents.

funció:

L'inversor no només té la funció de conversió de CC a CA, sinó que també té la funció de maximitzar el rendiment de les cèl·lules solars i la funció de protecció contra errors del sistema. En resum, hi ha funcions de funcionament i apagat automàtics, funció de control de seguiment de la potència màxima, funció de prevenció d'operacions independents (per a sistemes connectats a la xarxa), funció d'ajust automàtic de tensió (per a sistemes connectats a la xarxa), funció de detecció de CC (per a sistemes connectats a la xarxa). ), i detecció de terra de CC. Funció (per a sistemes connectats a la xarxa). Aquí teniu una breu introducció a les funcions d'execució i apagat automàtics i la funció de control de seguiment de la potència màxima.

Funció de funcionament i apagat automàtic: després de la sortida del sol al matí, la intensitat de la radiació solar augmenta gradualment i la sortida de la cèl·lula solar també augmenta. Quan s'arriba a la potència de sortida necessària per al funcionament de l'inversor, l'inversor comença a funcionar automàticament. Després d'entrar en funcionament, l'inversor supervisarà la sortida dels mòduls de cèl·lules solars en tot moment. Mentre la potència de sortida dels mòduls de cèl·lules solars sigui superior a la potència de sortida necessària per a la tasca de l'inversor, l'inversor continuarà funcionant; s'aturarà fins a la posta de sol, encara que l'inversor també pugui funcionar els dies de pluja. Quan la sortida del mòdul solar es fa més petita i la sortida de l'inversor s'acosta a 0, l'inversor entra en un estat d'espera.

Funció de control de seguiment de la potència màxima: la sortida del mòdul de cèl·lules solars canvia amb la intensitat de la radiació solar i la temperatura del mateix mòdul de cèl·lules solars (temperatura del xip). A més, com que els mòduls de cèl·lules solars tenen la característica que la tensió disminueix a mesura que augmenta el corrent, hi ha un punt de funcionament òptim que pot obtenir la màxima potència. La intensitat de la radiació solar està canviant i, òbviament, també està canviant el punt de treball òptim. Relacionat amb aquests canvis, el punt de treball del mòdul de cèl·lules solars sempre es manté al punt de màxima potència i el sistema sempre obté la màxima potència de sortida del mòdul de cèl·lules solars. Aquest tipus de control és el control de seguiment de la màxima potència. La característica més important dels inversors utilitzats en sistemes de generació d'energia solar és que inclouen la funció de seguiment del punt de màxima potència (MPPT).

tipus

Classificació de l'àmbit d'aplicació

(1) Inversor normal

Entrada DC 12V o 24V, AC 220V, sortida 50Hz, potència de 75W a 5000W, alguns models tenen conversió de CA i CC, és a dir, funció UPS.

(2) Màquina tot en un inversor/carregador

En aquest tipus d'inversor, els usuaris poden utilitzar diverses formes d'alimentació per alimentar càrregues de CA: quan hi ha energia de CA, l'alimentació de CA s'utilitza per alimentar la càrrega a través de l'inversor o per carregar la bateria; quan no hi ha alimentació de CA, la bateria s'utilitza per alimentar la càrrega de CA. . Es pot utilitzar conjuntament amb diverses fonts d'energia: bateries, generadors, plaques solars i aerogeneradors.

(3) Inversor especial per a correus i telecomunicacions

Proporcioneu inversors de 48 V d'alta qualitat per a serveis postals i de telecomunicacions. Els productes són inversors de bona qualitat, alta fiabilitat, modulars (el mòdul és d'1KW) i tenen funció de redundància N+1 i es poden ampliar (potència de 2KW a 20KW). ).

(4) Inversor especial per a aviació i militar

Aquest tipus d'inversor té una entrada de 28Vdc i pot proporcionar les següents sortides de CA: 26Vac, 115Vac, 230Vac. La seva freqüència de sortida pot ser: 50Hz, 60Hz i 400Hz, i la potència de sortida oscil·la entre 30VA i 3500VA. També hi ha convertidors DC-DC i convertidors de freqüència dedicats a l'aviació.

Classificació de la forma d'ona de sortida

(1) Inversor d'ona quadrada

La forma d'ona de voltatge de CA que surt de l'inversor d'ona quadrada és una ona quadrada. Els circuits inversors utilitzats per aquest tipus d'inversor no són exactament els mateixos, però la característica comuna és que el circuit és relativament simple i el nombre de tubs d'interruptor d'alimentació utilitzats és petit. La potència de disseny és generalment entre cent watts i un quilowatt. Els avantatges de l'inversor d'ona quadrada són: circuit senzill, preu barat i fàcil manteniment. El desavantatge és que la tensió d'ona quadrada conté un gran nombre d'harmònics d'ordre elevat, que produiran pèrdues addicionals en els aparells de càrrega amb inductors o transformadors de nucli de ferro, causant interferències a les ràdios i alguns equips de comunicació. A més, aquest tipus d'inversor té inconvenients com ara un rang de regulació de tensió insuficient, una funció de protecció incompleta i un soroll relativament elevat.

(2) Inversor d'ona de pas

La forma d'ona de voltatge de CA que produeix aquest tipus d'inversor és una ona escalonada. Hi ha moltes línies diferents perquè l'inversor realitzi una sortida d'ona de pas, i el nombre de passos en la forma d'ona de sortida varia molt. L'avantatge de l'inversor d'ona de pas és que la forma d'ona de sortida es millora significativament en comparació amb l'ona quadrada i es redueix el contingut harmònic d'alt ordre. Quan els passos arriben a més de 17, la forma d'ona de sortida pot aconseguir una ona quasi sinusoïdal. Quan s'utilitza una sortida sense transformador, l'eficiència global és molt alta. El desavantatge és que el circuit de superposició d'ones d'escala utilitza molts tubs d'interruptor d'alimentació i algunes de les formes de circuit requereixen diversos conjunts d'entrades de corrent continu. Això comporta problemes per a l'agrupació i el cablejat de les matrius de cèl·lules solars i la càrrega equilibrada de les bateries. A més, la tensió d'ona de l'escala encara té algunes interferències d'alta freqüència amb les ràdios i alguns equips de comunicació.

Inversor d'ona sinusoïdal

La forma d'ona de voltatge de CA que surt de l'inversor d'ona sinusoïdal és una ona sinusoïdal. Els avantatges de l'inversor d'ona sinusoïdal són que té una bona forma d'ona de sortida, una distorsió molt baixa, poca interferència amb ràdios i equips i baix soroll. A més, té funcions de protecció completes i una alta eficiència global. Els desavantatges són: el circuit és relativament complex, requereix tecnologia de manteniment elevat i és car.

La classificació dels tres tipus d'inversors anteriors és útil per als dissenyadors i usuaris de sistemes fotovoltaics i sistemes d'energia eòlica per identificar i seleccionar inversors. De fet, els inversors amb la mateixa forma d'ona encara tenen grans diferències en principis de circuits, dispositius utilitzats, mètodes de control, etc.

Altres mètodes de classificació

1. Segons la freqüència de sortida de la potència de CA, es pot dividir en inversor de freqüència de potència, inversor de freqüència mitjana i inversor d'alta freqüència. La freqüència de l'inversor de freqüència d'alimentació és de 50 a 60 Hz; la freqüència de l'inversor de freqüència mitjana és generalment de 400 Hz a més de deu kHz; la freqüència de l'inversor d'alta freqüència és generalment superior a deu kHz a MHz.

2. Segons el nombre de fases de sortida de l'inversor, es pot dividir en inversor monofàsic, inversor trifàsic i inversor multifàsic.

3. Segons la destinació de la potència de sortida de l'inversor, es pot dividir en inversor actiu i inversor passiu. Qualsevol inversor que transmet l'energia elèctrica de sortida de l'inversor a la xarxa elèctrica industrial s'anomena inversor actiu; qualsevol inversor que transmet l'energia elèctrica de sortida de l'inversor a alguna càrrega elèctrica s'anomena inversor passiu. dispositiu.

4. Segons la forma del circuit principal de l'inversor, es pot dividir en inversor d'un sol extrem, inversor push-pull, inversor de mig pont i inversor de pont complet.

5. Segons el tipus de dispositiu de commutació principal de l'inversor, es pot dividir en inversor de tiristor, inversor de transistor, inversor d'efecte de camp i inversor de transistor bipolar de porta aïllada (IGBT). Es pot dividir en dues categories: inversor "semicontrolat" i inversor "totalment controlat". El primer no té la capacitat d'apagar-se automàticament i el component perd la seva funció de control després d'engegar-se, de manera que s'anomena "semicontrolat" i els tiristors normals entren en aquesta categoria; aquest últim té la capacitat d'apagar-se automàticament, és a dir, no hi ha cap dispositiu. L'encesa i apagada es pot controlar mitjançant l'elèctrode de control, per la qual cosa s'anomena "tipus totalment controlat". Els transistors d'efecte de camp de potència i els transistors de bipotència de porta aïllada (IGBT) pertanyen a aquesta categoria.

6. Segons la font d'alimentació de CC, es pot dividir en inversor de font de tensió (VSI) i inversor de font de corrent (CSI). En el primer, la tensió de CC és gairebé constant i la tensió de sortida és una ona quadrada alterna; en aquest últim, el corrent DC és gairebé constant i el corrent de sortida és una ona quadrada alterna.

7. Segons el mètode de control de l'inversor, es pot dividir en inversor de modulació de freqüència (PFM) i inversor de modulació d'amplada de pols (PWM).

8. Segons el mode de treball del circuit de commutació de l'inversor, es pot dividir en inversor ressonant, inversor de commutació dura de freqüència fixa i inversor de commutació suau de freqüència fixa.

9. Segons el mètode de commutació de l'inversor, es pot dividir en inversor commutat per càrrega i inversor autocommutat.

Paràmetres de rendiment:

Hi ha molts paràmetres i condicions tècniques que descriuen el rendiment d'un inversor. Aquí només donem una breu explicació dels paràmetres tècnics que s'utilitzen habitualment a l'hora d'avaluar inversors.

1. Condicions ambientals per a l'ús de l'inversor. Condicions normals d'ús de l'inversor: l'altitud no supera els 1000 m i la temperatura de l'aire és de 0 ~ + 40 ℃.

2. Condicions de la font d'alimentació d'entrada de CC, rang de fluctuació de tensió de CC d'entrada: ±15% del valor de voltatge nominal de la bateria.

3. Tensió nominal de sortida, dins de l'interval de fluctuació permès especificat de la tensió de CC d'entrada, representa el valor de tensió nominal que l'inversor hauria de poder produir. La precisió estable del valor de la tensió nominal de sortida generalment té les disposicions següents:

(1) Durant el funcionament en estat estacionari, el rang de fluctuació de tensió s'ha de limitar, per exemple, la seva desviació no ha de superar el ±3% o el ±5% del valor nominal.

(2) En situacions dinàmiques en què la càrrega canvia sobtadament o es veu afectada per altres factors d'interferència, la desviació de la tensió de sortida no hauria de superar el ±8% o el ±10% del valor nominal.

4. La freqüència de sortida nominal, la freqüència de la tensió de sortida de l'inversor ha de ser un valor relativament estable, normalment la freqüència de potència de 50 Hz. La desviació hauria d'estar dins del ±1% en condicions de treball normals.

5. El corrent nominal de sortida (o la capacitat de sortida nominal) indica el corrent nominal de sortida de l'inversor dins del rang de factor de potència de càrrega especificat. Alguns productes inversors donen una capacitat de sortida nominal, expressada en VA o kVA. La capacitat nominal de l'inversor és quan el factor de potència de sortida és 1 (és a dir, càrrega purament resistiva), la tensió de sortida nominal és el producte del corrent de sortida nominal.

6. Eficiència de sortida nominal. L'eficiència de l'inversor és la relació entre la potència de sortida i la potència d'entrada en condicions de treball especificades, expressada en %. L'eficiència de l'inversor a la capacitat de sortida nominal és l'eficiència de càrrega completa i l'eficiència al 10% de la capacitat de sortida nominal és una eficiència de càrrega baixa.

7. El contingut harmònic màxim de l'inversor. Per a un inversor d'ona sinusoïdal, sota càrrega resistiva, el contingut harmònic màxim de la tensió de sortida hauria de ser ≤10%.

8. La capacitat de sobrecàrrega de l'inversor es refereix a la capacitat de l'inversor de produir més que el valor nominal nominal en un curt període de temps en condicions especificades. La capacitat de sobrecàrrega de l'inversor ha de complir determinats requisits sota el factor de potència de càrrega especificat.

9. L'eficiència de l'inversor és la relació entre la potència activa de sortida de l'inversor i la potència activa d'entrada (o potència CC) sota la tensió de sortida nominal, el corrent de sortida i el factor de potència de càrrega especificat.

10. El factor de potència de càrrega representa la capacitat de l'inversor per portar càrregues inductives o capacitives. En condicions d'ona sinusoïdal, el factor de potència de càrrega és de 0,7 ~ 0,9 (retard) i el valor nominal és de 0,9.

11. Asimetria de càrrega. Sota una càrrega asimètrica del 10%, l'asimetria de la tensió de sortida d'un inversor trifàsic de freqüència fixa hauria de ser ≤10%.

12. Desequilibri de tensió de sortida. En condicions normals de funcionament, el desequilibri de tensió trifàsica (la relació entre el component de seqüència inversa i el component de seqüència positiva) produït per l'inversor no hauria de superar un valor especificat, expressat generalment en %, com ara el 5% o el 8%.

13. Característiques d'arrencada: En condicions de funcionament normals, l'inversor hauria de poder arrencar normalment 5 vegades seguides en condicions de funcionament a plena càrrega i sense càrrega.

14. Funcions de protecció, l'inversor s'ha de configurar: protecció contra curtcircuits, protecció contra sobreintensitat, protecció contra sobretemperatura, protecció contra sobretensió, protecció contra subtensió i protecció contra pèrdues de fase. Entre ells, la protecció contra sobretensió significa que, per als inversors sense mesures d'estabilització de tensió, hi hauria d'haver mesures de protecció contra sobretensió de sortida per protegir el terminal negatiu dels danys per sobretensió de sortida. La protecció contra sobreintensitat es refereix a la protecció contra sobreintensitat de l'inversor, que hauria de ser capaç d'assegurar una acció oportuna quan la càrrega es fa curtcircuit o el corrent supera el valor permès per protegir-lo dels danys causats pel corrent de sobrecàrrega.

15. Interferències i anti-interferències, l'inversor ha de ser capaç de suportar interferències electromagnètiques en l'entorn general en condicions de treball normals especificades. El rendiment anti-interferències i la compatibilitat electromagnètica de l'inversor han de complir les normes rellevants.

16. Els inversors que no s'utilitzen, es controlen i es mantenen amb freqüència han de ser ≤95 db; Els inversors que s'utilitzen, es controlen i es mantenen amb freqüència han de ser ≤80 dB.

17. Pantalla, l'inversor ha d'estar equipat amb una visualització de dades de paràmetres com ara la tensió de sortida de CA, el corrent de sortida i la freqüència de sortida, i la visualització del senyal d'entrada en directe, energètica i estat de fallada.

18. Funció de comunicació. La funció de comunicació remota permet als usuaris comprovar l'estat de funcionament de la màquina i les dades emmagatzemades sense anar al lloc.

19. La distorsió de la forma d'ona de la tensió de sortida. Quan la tensió de sortida de l'inversor és sinusoïdal, s'ha d'especificar la màxima distorsió de la forma d'ona admissible (o contingut harmònic). Normalment expressat com la distorsió total de la forma d'ona de la tensió de sortida, el seu valor no ha de superar el 5% (es permet un 10% per a la sortida monofàsica).

20. Característiques d'arrencada, que caracteritzen la capacitat de l'inversor d'arrencar amb càrrega i el seu rendiment durant el funcionament dinàmic. L'inversor ha de garantir un arrencada fiable sota la càrrega nominal.

21. Soroll. Els transformadors, els inductors de filtre, els interruptors electromagnètics, els ventiladors i altres components dels equips electrònics de potència produeixen soroll. Quan l'inversor funciona amb normalitat, el seu soroll no ha de superar els 80 dB i el soroll d'un inversor petit no ha de superar els 65 dB.

Característiques de la bateria:

bateria fotovoltaica

Per desenvolupar un sistema inversor solar, primer és important entendre les diferents característiques de les cèl·lules solars (cèl·lules fotovoltaiques). Rp i Rs són resistències paràsites, que són infinites i zero respectivament en circumstàncies ideals.

La intensitat de la llum i la temperatura poden afectar significativament les característiques de funcionament de les cèl·lules fotovoltaiques. El corrent és proporcional a la intensitat de la llum, però els canvis de llum tenen poc efecte sobre la tensió de funcionament. Tanmateix, la tensió de funcionament es veu afectada per la temperatura. Un augment de la temperatura de la bateria redueix la tensió de funcionament però té poc efecte sobre el corrent generat. La figura següent il·lustra els efectes de la temperatura i la llum sobre els mòduls fotovoltaics.

Els canvis en la intensitat de la llum tenen un impacte més gran en la potència de sortida de la bateria que els canvis de temperatura. Això és cert per a tots els materials fotovoltaics d'ús habitual. Una conseqüència important de la combinació d'aquests dos efectes és que la potència d'una cèl·lula fotovoltaica disminueix amb la disminució de la intensitat de la llum i/o l'augment de la temperatura.

Punt de potència màxima (MPP)

Les cèl·lules solars poden funcionar amb una àmplia gamma de voltatges i corrents. El MPP es determina augmentant contínuament la càrrega resistiva a la cèl·lula il·luminada des de zero (esdeveniment de curtcircuit) a un valor molt alt (esdeveniment de circuit obert). MPP és el punt de funcionament en què V x I assoleix el seu valor màxim i amb aquesta intensitat d'il·luminació es pot aconseguir la màxima potència. La potència de sortida quan es produeix un curtcircuit (la tensió fotovoltaica és igual a zero) o un circuit obert (el corrent fotovoltaic és igual a zero) és zero.

Les cèl·lules solars de silici monocristal·lí d'alta qualitat produeixen una tensió de circuit obert de 0,60 volts a una temperatura de 25 °C. Amb plena llum solar i una temperatura de l'aire de 25 °C, la temperatura d'una cèl·lula determinada pot ser propera als 45 °C, cosa que reduirà la tensió del circuit obert a uns 0,55 V. A mesura que augmenta la temperatura, la tensió del circuit obert continua disminuint fins al curtcircuit del mòdul fotovoltaic.

La potència màxima a una temperatura de la bateria de 45 °C es produeix normalment a un 80% de tensió de circuit obert i un 90% de corrent de curtcircuit. El corrent de curtcircuit de la bateria és gairebé proporcional a la il·luminació, i la tensió de circuit obert només pot disminuir un 10% quan la il·luminació es redueix en un 80%. Les bateries de menor qualitat reduiran la tensió més ràpidament quan augmenta el corrent, reduint així la potència disponible. La producció va baixar del 70% al 50%, o fins i tot només un 25%.

El microinversor solar ha d'assegurar que els mòduls fotovoltaics funcionin a l'MPP en cada moment perquè es pugui obtenir la màxima energia dels mòduls fotovoltaics. Això es pot aconseguir mitjançant un bucle de control del punt de màxima potència, també conegut com a Tracker del punt de màxima potència (MPPT). Aconseguir una proporció elevada de seguiment MPP també requereix que la ondulació de la tensió de sortida fotovoltaica sigui prou petita perquè el corrent fotovoltaic no canviï massa quan es treballa a prop del punt de potència màxima.

El rang de tensió MPP dels mòduls fotovoltaics normalment es pot definir en el rang de 25V a 45V, amb una generació d'energia d'aproximadament 250W i una tensió de circuit obert inferior a 50V.

Ús i manteniment:

utilitzar

1. Connecteu i instal·leu l'equip estrictament d'acord amb els requisits de les instruccions d'operació i manteniment de l'inversor. Durant la instal·lació, heu de comprovar acuradament: si el diàmetre del cable compleix els requisits; si els components i terminals estan solts durant el transport; si les parts aïllades estan ben aïllades; si la connexió a terra del sistema compleix la normativa.

2. L'inversor s'ha d'utilitzar i utilitzar estrictament d'acord amb les instruccions d'ús i manteniment. En particular: abans d'encendre la màquina, presteu atenció a si la tensió d'entrada és normal; Durant el funcionament, presteu atenció a si la seqüència d'encesa i apagat de la màquina és correcta i si les indicacions de cada comptador i llum indicador són normals.

3. Els inversors generalment tenen protecció automàtica per trencament de circuits, sobreintensitat, sobretensió, sobreescalfament i altres elements, de manera que quan es produeixen aquests fenòmens, no cal apagar manualment; els punts de protecció de protecció automàtica generalment es configuren a la fàbrica i no cal tornar a ajustar.

4. Hi ha alta tensió a l'armari de l'inversor. En general, els operadors no poden obrir la porta de l'armari, i la porta de l'armari s'ha de bloquejar en hores normals.

5. Quan la temperatura de l'habitació supera els 30 °C, s'han de prendre mesures de dissipació de calor i refrigeració per evitar fallades de l'equip i allargar la vida útil de l'equip.

Manteniment i inspecció

1. Comproveu periòdicament si el cablejat de cada part de l'inversor és ferm i si hi ha soltes. En particular, s'han de revisar acuradament el ventilador, el mòdul d'alimentació, el terminal d'entrada, el terminal de sortida i la connexió a terra.

2. Un cop s'apaga l'alarma, no es permet engegar immediatament. La causa s'ha d'esbrinar i reparar abans de posar en marxa. La inspecció s'ha de dur a terme estrictament d'acord amb els passos especificats al manual de manteniment de l'inversor.

3. Els operadors han de rebre una formació especial i ser capaços de determinar les causes de les avaries generals i eliminar-les, com ara substituir hàbilment fusibles, components i plaques de circuit danyades. El personal no format no pot fer servir l'equip.

4. Si es produeix un accident difícil d'eliminar o la causa de l'accident no està clara, s'haurien de mantenir registres detallats de l'accident i s'hauria de notificar oportunament al fabricant de l'inversor per resoldre'l.