Encyklopedie úvod do solárních střídačů

Střídač , také známý jako regulátor výkonu a regulátor výkonu, je nezbytnou součástí fotovoltaického systému. Hlavní funkcí fotovoltaického střídače je převádět stejnosměrný proud generovaný solárními panely na střídavý proud používaný domácími spotřebiči. Veškerá elektřina generovaná solárními panely musí být zpracována střídačem, než může být odeslána do vnějšího světa. [1] Prostřednictvím obvodu plného můstku se procesor SPWM obecně používá k modulaci, filtrování, zvyšování napětí atd. k získání sinusového střídavého proudu, který odpovídá frekvenci zatížení osvětlení, jmenovitému napětí atd. pro koncové uživatele systému. S invertorem lze použít stejnosměrnou baterii k zajištění střídavého napájení spotřebičů.

Úvod:

Solární systém výroby střídavého proudu se skládá ze solárních panelů, regulátoru nabíjení, invertoru a baterie; solární systém výroby stejnosměrné energie nezahrnuje invertor. Proces přeměny střídavého proudu na stejnosměrný se nazývá usměrnění, obvod, který dokončuje funkci usměrnění, se nazývá obvod usměrňovače a zařízení, které provádí proces usměrnění, se nazývá usměrňovač nebo usměrňovač. Odpovídajícím způsobem se proces přeměny stejnosměrného proudu na střídavý výkon nazývá invertor, obvod, který dokončuje funkci invertoru, se nazývá obvod invertoru a zařízení, které implementuje proces střídače, se nazývá zařízení střídače nebo invertor.

Jádrem invertorového zařízení je obvod invertorového spínače, označovaný jako invertorový obvod. Tento obvod dokončuje funkci měniče zapnutím a vypnutím vypínače výkonové elektroniky. Spínání výkonových elektronických spínacích zařízení vyžaduje určité řídicí impulsy a tyto impulsy lze upravit změnou napěťového signálu. Obvod, který generuje a reguluje impulsy, se často nazývá řídicí obvod nebo regulační smyčka. Základní struktura invertorového zařízení zahrnuje kromě výše uvedeného invertorového obvodu a řídicího obvodu ochranný obvod, výstupní obvod, vstupní obvod, výstupní obvod atd.

Funkce:

Vzhledem k rozmanitosti budov to nevyhnutelně povede k rozmanitosti instalací solárních panelů. Aby se maximalizovala účinnost přeměny solární energie při současném zohlednění krásného vzhledu budovy, vyžaduje to diverzifikaci našich střídačů, abychom dosáhli nejlepšího způsobu solární energie. Konvertovat.

Centralizovaná inverze

Centralizovaný střídač se obecně používá v systémech velkých fotovoltaických elektráren (>10kW). Na stejnosměrný vstup stejného centralizovaného střídače je připojeno mnoho paralelních fotovoltaických řetězců. Obecně se pro vysoký výkon používají třífázové IGBT napájecí moduly. Ty menší používají tranzistory s efektem pole a používají DSP konverzní řadiče ke zlepšení kvality generovaného výkonu tak, že se velmi blíží sinusovému proudu. Největší předností je vysoký výkon a nízká cena systému. Efektivitu a kapacitu výroby elektrické energie celého fotovoltaického systému však ovlivňuje sladění fotovoltaických řetězců a částečné zastínění. Spolehlivost výroby energie celého fotovoltaického systému je přitom ovlivněna špatným provozním stavem určité skupiny fotovoltaických bloků. Nejnovější směry výzkumu jsou použití řízení prostorové vektorové modulace a vývoj nových zapojení topologie invertorů pro dosažení vysoké účinnosti za podmínek částečného zatížení. Na centralizovaný invertor SolarMax lze připojit fotovoltaický panel rozhraní pro monitorování každého řetězce fotovoltaických panelů plachet. Pokud některý z řetězců nepracuje správně, systém se přenese do dálkového ovladače a tento řetězec lze zastavit pomocí dálkového ovladače, takže výpadek jednoho fotovoltaického řetězce nesníží ani neovlivní práci a energetický výkon. celého fotovoltaického systému.

Stringový měnič

Stringové měniče se staly nejoblíbenějšími měniči na mezinárodním trhu. Stringový střídač je založen na modulární koncepci. Každý fotovoltaický řetězec (1kW-5kW) prochází střídačem, má sledování maximálního výkonu na DC konci a je připojen paralelně k síti na AC konci. Mnoho velkých fotovoltaických elektráren používá řetězcové střídače. Výhodou je, že není ovlivněn modulovými rozdíly a stíny mezi stringy a zároveň snižuje optimální pracovní bod fotovoltaických modulů.

Nesoulad s měničem, čímž se zvyšuje výroba energie. Tyto technické výhody nejen snižují náklady na systém, ale také zvyšují spolehlivost systému. Zároveň se mezi stringy zavádí koncept „master-slave“, takže když výkon jednoho stringu v systému nedokáže zajistit fungování jediného střídače, může být spojeno několik skupin fotovoltaických stringů dohromady, aby se umožnilo jeden resp. několik z nich pracovat. , čímž se vyrábí více elektrické energie. Nejnovější koncept spočívá v tom, že několik střídačů tvoří mezi sebou „tým“, který nahrazuje koncept „master-slave“, čímž je systém spolehlivější.

Více stringový invertor

Vícestringový střídač využívá výhod centralizovaného střídačů a stringových střídačů, vyhýbá se jejich nevýhodám a lze jej použít pro fotovoltaické elektrárny s několika kilowatty. Ve vícestrunovém invertoru jsou zahrnuty různé individuální sledování výkonových špiček a DC-to-DC měniče. Stejnosměrný proud se převádí na střídavý proud prostřednictvím běžného střídače stejnosměrného proudu na střídavý proud a připojuje se k síti. Různá hodnocení fotovoltaických stringů (např. různý jmenovitý výkon, různý počet modulů na string, různí výrobci modulů atd.), různé velikosti nebo různé technologie fotovoltaických modulů, různé orientace stringů (např.: východ, jih a západ) , různé úhly náklonu nebo zastínění, lze připojit ke společnému měniči, přičemž každý řetězec pracuje na své příslušné maximální výkonové špičce. Zároveň se zkrátí délka stejnosměrného kabelu, čímž se minimalizuje stínící efekt mezi strunami a ztráty způsobené rozdíly mezi strunami.

Komponentní měnič

Modulový střídač propojuje každý fotovoltaický modul se střídačem a každý modul má nezávislé sledování maximálního výkonu, takže modul a střídač lépe spolupracují. Obvykle se používají v 50W až 400W fotovoltaických elektrárnách, celková účinnost je nižší než u stringových střídačů. Protože jsou na AC straně zapojeny paralelně, zvyšuje to složitost kabeláže na AC straně a ztěžuje údržbu. Další věc, kterou je třeba vyřešit, je, jak se efektivněji připojit k síti. Jednoduchým způsobem je připojení k síti přímo přes běžné AC zásuvky, což může snížit náklady a instalaci zařízení, ale často to bezpečnostní normy elektrické sítě na různých místech neumožňují. Energetická společnost přitom může vznést námitky proti přímému připojení generátoru k běžné domácí zásuvce. Dalším faktorem souvisejícím s bezpečností je, zda je vyžadován oddělovací transformátor (vysokofrekvenční nebo nízkofrekvenční) nebo zda je povolen beztransformátorový střídač. Tento střídač se nejvíce používá ve skleněných závěsných stěnách.

Účinnost solárního invertoru

Účinnost solárních střídačů se vztahuje k rostoucímu trhu solárních střídačů (fotovoltaických střídačů) v důsledku poptávky po obnovitelné energii. A tyto měniče vyžadují extrémně vysokou účinnost a spolehlivost. Jsou zkoumány výkonové obvody používané v těchto měničích a jsou doporučeny nejlepší volby pro spínací a usměrňovací zařízení. Obecná struktura fotovoltaického střídače je znázorněna na obrázku 1. Na výběr jsou tři různé střídače. Sluneční světlo svítí na solární moduly zapojené v sérii a každý modul obsahuje sadu jednotek solárních článků zapojených do série. Stejnosměrné (DC) napětí generované solárními moduly je v řádu několika stovek voltů, v závislosti na světelných podmínkách modulového pole, teplotě článků a počtu modulů zapojených do série.

Primární funkcí tohoto typu měniče je převádět vstupní stejnosměrné napětí na stabilní hodnotu. Tato funkce je implementována prostřednictvím zesilovacího měniče a vyžaduje zesilovací spínač a zesilovací diodu. V první architektuře je zesilovací stupeň následován izolovaným konvertorem plného můstku. Účelem úplného můstkového transformátoru je poskytnout izolaci. Druhý plnomůstkový měnič na výstupu slouží k přeměně stejnosměrného proudu z prvního stupně plnomůstkového měniče na střídavé napětí (AC). Jeho výstup je před připojením k AC rozvodné síti filtrován pomocí přídavného dvoukontaktního reléového spínače, aby bylo zajištěno bezpečné odpojení v případě poruchy a odpojení od napájecí sítě v noci. Druhá struktura je neizolované schéma. Mezi nimi je střídavé napětí přímo generováno stejnosměrným napěťovým výstupem zesilovacího stupně. Třetí struktura využívá inovativní topologii výkonových spínačů a výkonových diod k integraci funkcí booster a AC generování částí do vyhrazené topologie, díky čemuž je střídač co nejúčinnější i přes velmi nízkou účinnost konverze solárního panelu. Téměř 100 %, ale velmi důležité. V Německu se očekává, že 3kW sériový modul nainstalovaný na jižní střeše vyrobí 2550 kWh za rok. Pokud se účinnost invertoru zvýší z 95 % na 96 %, lze každý rok vyrobit dalších 25 kWh elektřiny. Náklady na použití dodatečných solárních modulů k výrobě těchto 25 kWh jsou ekvivalentní přidání střídače. Protože zvýšení účinnosti z 95 % na 96 % nezdvojnásobí náklady na měnič, je investice do účinnějšího měniče nevyhnutelnou volbou. U nově vznikajících konstrukcí je klíčovým kritériem návrhu zvýšení účinnosti měniče co nejefektivnějším způsobem. Pokud jde o spolehlivost a cenu střídače, jedná se o dvě další konstrukční kritéria. Vyšší účinnost snižuje kolísání teploty během cyklu zátěže, a tím zlepšuje spolehlivost, takže tyto pokyny spolu vlastně souvisí. Použití modulů také zvýší spolehlivost.

Boost spínač a dioda

Všechny zobrazené topologie vyžadují rychlé přepínání výkonových spínačů. Zesilovací stupeň a stupeň konverze plného můstku vyžadují rychlé spínání diod. Kromě toho jsou pro tyto topologie užitečné také přepínače optimalizované pro nízkofrekvenční (100Hz) spínání. Pro libovolnou křemíkovou technologii budou mít spínače optimalizované pro rychlé spínání vyšší ztráty ve vedení než spínače optimalizované pro nízkofrekvenční spínací aplikace.

Zesilovací stupeň je obecně navržen jako kontinuální proudový měnič. V závislosti na počtu solárních modulů v poli použitém ve střídači si můžete vybrat, zda použijete 600V nebo 1200V zařízení. Dvě možnosti pro výkonové spínače jsou MOSFETy a IGBT. Obecně řečeno, MOSFETy mohou pracovat na vyšších spínacích frekvencích než IGBT. Kromě toho je třeba vždy vzít v úvahu vliv diody na těle: v případě zesilovacího stupně to není problém, protože dioda těla v normálním provozním režimu nevede. Ztráty vedení MOSFET lze vypočítat z odporu RDS(ON), který je úměrný efektivní ploše matrice pro danou rodinu MOSFET. Když se jmenovité napětí změní z 600V na 1200V, ztráty ve vedení MOSFETu se značně zvýší. Proto, i když je jmenovité RDS(ON) ekvivalentní, 1200V MOSFET není k dispozici nebo je cena příliš vysoká.

Pro zesilovací spínače dimenzované na 600 V lze použít superjunkční MOSFETy. Pro vysokofrekvenční spínací aplikace má tato technologie nejlepší ztráty ve vedení. MOSFETy s hodnotami RDS(ON) pod 100 miliohmů v pouzdrech TO-220 a MOSFETy s hodnotami RDS(ON) pod 50 miliohmy v pouzdrech TO-247. Pro solární invertory vyžadující spínání napájení 1200V je IGBT vhodnou volbou. Pokročilejší technologie IGBT, jako je NPT Trench a NPT Field Stop, jsou optimalizovány pro snížení ztrát ve vedení, ale na úkor vyšších spínacích ztrát, což je činí méně vhodnými pro aplikace boost při vysokých frekvencích.

Na základě staré planární technologie NPT bylo vyvinuto zařízení FGL40N120AND, které může zlepšit účinnost zesilovacího obvodu s vysokou spínací frekvencí. Má EOFF 43uJ/A. Ve srovnání s pokročilejšími technologickými zařízeními je EOFF 80uJ/A, ale je třeba jej získat. Tento druh výkonu je velmi obtížný. Nevýhodou zařízení FGL40N120AND je to, že úbytek saturačního napětí VCE(SAT) (3,0 V vs. 2,1 V při 125ºC) je vysoký, ale jeho nízké spínací ztráty při vysokých spínacích frekvencích boost to více než vynahrazují. Zařízení také integruje antiparalelní diodu. Při normálním boost provozu tato dioda nevede. Během spouštění nebo během přechodových podmínek je však možné, aby byl zesilovací obvod uveden do aktivního režimu, v tomto případě bude antiparalelní dioda vést. Vzhledem k tomu, že samotný IGBT nemá vlastní diodu, je pro zajištění spolehlivého provozu vyžadována tato společně zabalená dioda. Pro zesilovací diody jsou vyžadovány diody s rychlou obnovou, jako jsou Stealth™ nebo uhlíkové křemíkové diody. Uhlíkovo-křemíkové diody mají velmi nízké propustné napětí a ztráty. Při výběru zesilovací diody je třeba vzít v úvahu vliv zpětného zotavovacího proudu (nebo přechodové kapacity diody uhlík-křemík) na zesilovací spínač, protože to bude mít za následek další ztráty. Zde může vyšší výkon poskytnout nově uvedená dioda Stealth II FFP08S60S. Když VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us a teplota pouzdra je 100ºC, vypočítaná spínací ztráta je nižší než parametr FFP08S60S 205mJ. S použitím Stealth diody ISL9R860P2 tato hodnota dosahuje 225mJ. Tím se také zlepšuje účinnost střídače při vysokých spínacích frekvencích.

Můstkové spínače a diody

Po filtraci MOSFET full-bridge generuje výstupní můstek 50Hz sinusový napěťový a proudový signál. Běžnou implementací je použití standardní full-bridge architektury (obrázek 2). Na obrázku, pokud jsou spínače vlevo nahoře a vpravo dole zapnuté, je mezi levou a pravou svorku načteno kladné napětí; jsou-li spínače vpravo nahoře a vlevo dole zapnuté, mezi levou a pravou svorku se zavede záporné napětí. U této aplikace je po určitou dobu zapnutý pouze jeden spínač. Jeden přepínač lze přepnout na PWM vysokofrekvenční a druhý přepínač na nízkou frekvenci 50Hz. Protože zaváděcí obvod spoléhá na konverzi zařízení nižší třídy, zařízení nižší třídy se přepnou na vysokou frekvenci PWM, zatímco zařízení vyšší třídy se přepnou na nízkou frekvenci 50 Hz. Tato aplikace používá 600V napájecí spínač, takže 600V superjunkční MOSFET je velmi vhodný pro toto vysokorychlostní spínací zařízení. Protože tato spínací zařízení vydrží plný zpětný obnovovací proud jiných zařízení, když je spínač zapnutý, jsou superjunkční zařízení s rychlou obnovou, jako je 600V FCH47N60F, ideální volbou. Jeho RDS(ON) je 73 miliohmů a jeho ztráta vedení je velmi nízká ve srovnání s jinými podobnými zařízeními pro rychlou obnovu. Když toto zařízení převádí na 50 Hz, není potřeba používat funkci rychlé obnovy. Tato zařízení mají vynikající vlastnosti dv/dt a di/dt, což zlepšuje spolehlivost systému ve srovnání se standardními superjunkčními MOSFETy.

Další možností, která stojí za prozkoumání, je použití zařízení FGH30N60LSD. Jedná se o 30A/600V IGBT se saturačním napětím VCE(SAT) pouze 1,1V. Jeho vypínací ztráta EOFF je velmi vysoká, dosahuje 10 mJ, takže je vhodná pouze pro nízkofrekvenční konverzi. MOSFET 50 miliohmů má při provozní teplotě odpor RDS(ON) 100 miliohmů. Proto má při 11A stejné VDS jako VCE(SAT) IGBT. Protože tento IGBT je založen na starší technologii průrazu, VCE(SAT) se příliš nemění s teplotou. Tento IGBT tedy snižuje celkové ztráty ve výstupním můstku, čímž zvyšuje celkovou účinnost střídače. Užitečná je také skutečnost, že FGH30N60LSD IGBT přepíná z jedné technologie konverze napájení na jinou vyhrazenou topologii každých půl cyklu. IGBT se zde používají jako topologické přepínače. Pro rychlejší přepínání se používají konvenční a rychlá obnovovací superjunkční zařízení. Pro 1200V vyhrazenou topologii a full-bridge strukturu je zmíněný FGL40N120AND přepínač, který je velmi vhodný pro nové vysokofrekvenční solární invertory. Když specializované technologie vyžadují diody, jsou skvělými řešeními diody Stealth II, Hyperfast™ II a uhlík-křemíkové diody.

funkce:

Střídač má nejen funkci konverze DC na AC, ale má také funkci maximalizace výkonu solárních článků a funkci ochrany proti poruchám systému. Stručně řečeno, existují funkce automatického chodu a vypínání, funkce sledování maximálního výkonu, funkce nezávislého zabránění provozu (pro systémy připojené k síti), funkce automatického nastavení napětí (pro systémy připojené k síti), funkce detekce DC (pro systémy připojené k síti). ) a detekce uzemnění DC. Funkce (pro systémy připojené k síti). Zde je stručný úvod k funkcím automatického chodu a vypínání a funkci řízení sledování maximálního výkonu.

Funkce automatického provozu a vypínání: Po ranním východu slunce se postupně zvyšuje intenzita slunečního záření a zvyšuje se i výkon solárního článku. Po dosažení výstupního výkonu potřebného pro provoz měniče se měnič automaticky spustí. Po uvedení do provozu bude střídač neustále sledovat výkon modulů solárních článků. Dokud je výstupní výkon modulů solárních článků vyšší než výstupní výkon požadovaný pro úlohu měniče, střídač bude pokračovat v provozu; zastaví se až do západu slunce, i když střídač může fungovat i v deštivých dnech. Když se výkon solárního modulu zmenší a výstup střídače se blíží 0, přejde střídač do pohotovostního stavu.

Funkce řízení sledování maximálního výkonu: Výkon modulu solárního článku se mění s intenzitou slunečního záření a teplotou samotného modulu solárního článku (teplota čipu). Navíc, protože moduly solárních článků mají tu charakteristiku, že napětí klesá s rostoucím proudem, existuje optimální pracovní bod, který může získat maximální výkon. Mění se intenzita slunečního záření a samozřejmě se mění i optimální pracovní bod. V souvislosti s těmito změnami je pracovní bod modulu solárních článků vždy udržován na bodu maximálního výkonu a systém vždy získává maximální výstupní výkon z modulu solárního článku. Tento druh ovládání je řízení maximálního výkonu. Největším rysem střídačů používaných v solárních systémech pro výrobu energie je, že obsahují funkci sledování bodu maximálního výkonu (MPPT).

typ

Klasifikace rozsahu aplikace

(1) Obyčejný střídač

Vstup DC 12V nebo 24V, AC 220V, výstup 50Hz, výkon od 75W do 5000W, některé modely mají AC a DC konverzi, tedy funkci UPS.

(2) Invertor/nabíječka vše v jednom

V tomto typu střídače mohou uživatelé používat různé formy napájení k napájení střídavých zátěží: když je k dispozici střídavý proud, střídavý proud se používá k napájení zátěže přes invertor nebo k nabíjení baterie; pokud není k dispozici střídavý proud, k napájení zátěže střídavého proudu se používá baterie. . Může být použit ve spojení s různými zdroji energie: bateriemi, generátory, solárními panely a větrnými turbínami.

(3) Speciální střídač pro poštu a telekomunikace

Poskytněte vysoce kvalitní 48V měniče pro poštovní a telekomunikační služby. Produkty jsou kvalitní, vysoce spolehlivé, modulární (modul je 1KW) měniče a mají redundanci N+1 a lze je rozšířit (výkon od 2KW do 20KW). ).

(4) Speciální invertor pro letectví a armádu

Tento typ invertoru má vstup 28Vdc a může poskytovat následující AC výstupy: 26Vac, 115Vac, 230Vac. Jeho výstupní frekvence může být: 50Hz, 60Hz a 400Hz a výstupní výkon se pohybuje od 30VA do 3500VA. Existují také DC-DC měniče a měniče kmitočtu určené pro letectví.

Klasifikace výstupních průběhů

(1) Obdélníkový měnič

Výstupní tvar vlny střídavého napětí z měniče obdélníkové vlny je obdélníková vlna. Obvody invertoru používané tímto typem invertoru nejsou úplně stejné, ale společným znakem je, že obvod je relativně jednoduchý a počet použitých elektronek výkonového spínače je malý. Návrhový výkon je obecně mezi sto watty a jedním kilowattem. Výhody čtvercového měniče jsou: jednoduchý obvod, nízká cena a snadná údržba. Nevýhodou je, že obdélníkové napětí obsahuje velké množství vyšších harmonických, které budou produkovat dodatečné ztráty v zátěžových spotřebičích se železným jádrem induktorů nebo transformátorů, což způsobí rušení rádií a některých komunikačních zařízení. Kromě toho má tento typ měniče nedostatky, jako je nedostatečný rozsah regulace napětí, neúplná ochranná funkce a relativně vysoká hlučnost.

(2) Invertor krokové vlny

Výstupní průběh střídavého napětí u tohoto typu měniče je skoková vlna. Invertor má mnoho různých linek pro realizaci výstupu krokových vln a počet kroků ve výstupním tvaru vlny se velmi liší. Výhodou invertoru s krokovými vlnami je, že výstupní tvar vlny je výrazně zlepšen ve srovnání s obdélníkovou vlnou a je snížen obsah vyšších harmonických. Když kroky dosáhnou více než 17, výstupní tvar vlny může dosáhnout kvazi-sinusové vlny. Při použití beztransformátorového výstupu je celková účinnost velmi vysoká. Nevýhodou je, že obvod superpozice žebříkové vlny používá velké množství elektronek výkonového spínače a některé formy obvodu vyžadují více sad stejnosměrných napájecích vstupů. To přináší potíže se seskupováním a zapojením polí solárních článků a vyváženým nabíjením baterií. Kromě toho napětí schodišťových vln stále vykazuje určité vysokofrekvenční rušení rádií a některých komunikačních zařízení.

Sinusový měnič

Výstupní průběh střídavého napětí ze sinusového měniče je sinusový. Výhody sinusového měniče jsou, že má dobrý výstupní tvar vlny, velmi nízké zkreslení, malé rušení rádií a zařízení a nízký šum. Navíc má kompletní ochranné funkce a vysokou celkovou účinnost. Nevýhody jsou: obvod je relativně složitý, vyžaduje náročné technologie údržby a je drahý.

Klasifikace výše uvedených tří typů střídačů je užitečná pro projektanty a uživatele fotovoltaických systémů a větrných elektráren při identifikaci a výběru střídačů. Ve skutečnosti mají měniče se stejným průběhem stále velké rozdíly v principech obvodů, použitých zařízeních, způsobech řízení atd.

Jiné klasifikační metody

1. Podle frekvence výstupního střídavého proudu je možné jej rozdělit na frekvenční měnič, středofrekvenční měnič a vysokofrekvenční měnič. Frekvence frekvenčního měniče je 50 až 60 Hz; frekvence středofrekvenčního měniče je obecně 400 Hz až více než deset kHz; frekvence vysokofrekvenčního měniče je obecně více než deset kHz až MHz.

2. Podle počtu fází výstupu měniče jej lze rozdělit na jednofázový střídač, třífázový střídač a vícefázový střídač.

3. Podle místa určení výstupního výkonu měniče jej lze rozdělit na aktivní střídač a pasivní střídač. Jakýkoli střídač, který přenáší výstupní elektrickou energii střídačem do průmyslové energetické sítě, se nazývá aktivní střídač; každý střídač, který přenáší elektrickou energii vydanou střídačem do nějaké elektrické zátěže, se nazývá pasivní střídač. přístroj.

4. Podle tvaru invertorového hlavního obvodu jej lze rozdělit na jednokoncový střídač, střídač push-pull, střídač s polovičním můstkem a střídač s plným můstkem.

5. Podle typu hlavního spínacího zařízení měniče jej lze rozdělit na tyristorový střídač, tranzistorový střídač, střídač s efektem pole a střídač s bipolárním tranzistorem s izolovaným hradlem (IGBT). Lze jej rozdělit do dvou kategorií: "polořízený" měnič a "plně řízený" měnič. Prvně jmenovaný nemá schopnost samovypínání a součástka po zapnutí ztrácí svou řídicí funkci, proto se nazývá „polořízená“ a do této kategorie spadají běžné tyristory; ten má schopnost samočinného vypnutí, to znamená, že neexistuje žádné zařízení Zapínání a vypínání lze ovládat řídicí elektrodou, proto se nazývá "plně řízený typ". Do této kategorie patří výkonové tranzistory s efektem pole a bi-výkonové tranzistory s izolovaným hradlem (IGBT).

6. Podle stejnosměrného napájení jej lze rozdělit na střídač zdroje napětí (VSI) a střídač zdroje proudu (CSI). V prvním případě je stejnosměrné napětí téměř konstantní a výstupní napětí je střídavá obdélníková vlna; v druhém případě je stejnosměrný proud téměř konstantní a výstupní proud je střídavá obdélníková vlna.

7. Podle způsobu řízení měniče jej lze rozdělit na měnič s frekvenční modulací (PFM) a měnič s pulzně šířkovou modulací (PWM).

8. Podle pracovního režimu spínacího obvodu měniče jej lze rozdělit na rezonanční měnič, pevný spínací měnič s pevnou frekvencí a měkký spínací měnič s pevnou frekvencí.

9. Podle způsobu komutace střídače jej lze rozdělit na střídač s komutací zátěže a střídač s vlastní komutací.

Výkonové parametry:

Existuje mnoho parametrů a technických podmínek, které popisují výkon měniče. Zde uvádíme pouze stručné vysvětlení technických parametrů běžně používaných při hodnocení měničů.

1. Podmínky prostředí pro použití střídače. Normální podmínky použití střídače: nadmořská výška nepřesahuje 1000 m a teplota vzduchu je 0~+40℃.

2. Podmínky stejnosměrného vstupního napájení, rozsah kolísání vstupního stejnosměrného napětí: ±15 % hodnoty jmenovitého napětí baterie.

3. Jmenovité výstupní napětí, v rámci specifikovaného povoleného rozsahu kolísání vstupního stejnosměrného napětí, představuje hodnotu jmenovitého napětí, které by měl být měnič schopen vydat. Stabilní přesnost hodnoty výstupního jmenovitého napětí má obecně následující ustanovení:

(1) Během provozu v ustáleném stavu by měl být rozsah kolísání napětí omezen, například jeho odchylka by neměla překročit ±3 % nebo ±5 % jmenovité hodnoty.

(2) V dynamických situacích, kdy se zatížení mění náhle nebo je ovlivněno jinými rušivými faktory, by odchylka výstupního napětí neměla překročit ±8 % nebo ±10 % jmenovité hodnoty.

4. Jmenovitá výstupní frekvence, frekvence výstupního střídavého napětí střídače by měla být relativně stabilní hodnota, obvykle napájecí frekvence 50 Hz. Odchylka by za normálních pracovních podmínek měla být v rozmezí ±1 %.

5. Jmenovitý výstupní proud (nebo jmenovitá výstupní kapacita) udává jmenovitý výstupní proud měniče v rámci specifikovaného rozsahu účiníku zátěže. Některé invertorové produkty poskytují jmenovitou výstupní kapacitu vyjádřenou ve VA nebo kVA. Jmenovitá kapacita měniče je při výstupním účiníku 1 (to je čistě odporová zátěž), ​​jmenovité výstupní napětí je součinem jmenovitého výstupního proudu.

6. Jmenovitá výstupní účinnost. Účinnost měniče je poměr jeho výstupního výkonu k příkonu příkonu za stanovených pracovních podmínek, vyjádřený v %. Účinnost měniče při jmenovité výstupní kapacitě je účinnost při plném zatížení a účinnost při 10 % jmenovité výstupní kapacity je účinnost nízkého zatížení.

7. Maximální harmonický obsah střídače. U sinusového měniče by při odporové zátěži měl být maximální obsah harmonických složek výstupního napětí ≤10 %.

8. Přetížitelnost střídače se vztahuje na schopnost střídače vydat více než je jmenovitá hodnota proudu v krátkém časovém období za specifikovaných podmínek. Přetížitelnost střídače by měla splňovat určité požadavky při specifikovaném účiníku zátěže.

9. Účinnost střídače je poměr výstupního činného výkonu střídače k ​​vstupnímu činnému výkonu (nebo stejnosměrnému výkonu) při jmenovitém výstupním napětí, výstupním proudu a specifikovaném účiníku zátěže.

10. Účiník zátěže představuje schopnost střídače přenášet indukční nebo kapacitní zátěže. Při sinusových podmínkách je účiník zatížení 0,7~0,9 (zpoždění) a jmenovitá hodnota je 0,9.

11. Asymetrie zatížení. Při 10% asymetrickém zatížení by asymetrie výstupního napětí třífázového měniče s pevnou frekvencí měla být ≤10 %.

12. Nesymetrie výstupního napětí. Za normálních provozních podmínek by třífázová napěťová nerovnováha (poměr složky se zpětnou složkou ke složce kladné složky) na výstupu měniče neměla překročit specifikovanou hodnotu, obecně vyjádřenou v %, jako je 5 % nebo 8 %.

13. Spouštěcí charakteristiky: Za normálních provozních podmínek by měl být střídač schopen normálně nastartovat 5krát za sebou při plném zatížení a provozních podmínkách bez zatížení.

14. Ochranné funkce, měnič by měl být nastaven: ochrana proti zkratu, nadproudová ochrana, ochrana proti přehřátí, přepěťová ochrana, podpěťová ochrana a ochrana proti ztrátě fáze. Mezi nimi přepěťová ochrana znamená, že pro střídače bez opatření pro stabilizaci napětí by měla existovat ochranná opatření proti přepětí na výstupu, která chrání zápornou svorku před poškozením výstupním přepětím. Nadproudová ochrana označuje nadproudovou ochranu měniče, která by měla být schopna zajistit včasnou akci při zkratu zátěže nebo překročení proudu nad povolenou hodnotu, aby byla chráněna před poškozením rázovým proudem.

15. Interference a ochrana proti rušení, střídač by měl být schopen odolat elektromagnetickému rušení v obecném prostředí za specifikovaných normálních pracovních podmínek. Výkon proti rušení a elektromagnetická kompatibilita měniče by měly odpovídat příslušným normám.

16. Měniče, které nejsou často provozovány, monitorovány a udržovány, by měly být ≤95 dB; invertory, které jsou často provozovány, monitorovány a udržovány, by měly být ≤80 dB.

17. Displej, střídač by měl být vybaven datovým zobrazením parametrů, jako je AC výstupní napětí, výstupní proud a výstupní frekvence, a signální zobrazení vstupního živého, pod napětím a poruchového stavu.

18. Komunikační funkce. Funkce vzdálené komunikace umožňuje uživatelům kontrolovat provozní stav stroje a uložená data, aniž by museli jít na místo.

19. Zkreslení tvaru vlny výstupního napětí. Když je výstupní napětí měniče sinusové, mělo by být specifikováno maximální povolené zkreslení tvaru vlny (nebo obsah harmonických). Obvykle se vyjadřuje jako celkové zkreslení průběhu výstupního napětí, jeho hodnota by neměla překročit 5 % (10 % je povoleno pro jednofázový výstup).

20. Rozběhové charakteristiky, které charakterizují schopnost měniče startovat se zátěží a jeho výkon při dynamickém provozu. Měnič by měl zajistit spolehlivé spuštění při jmenovité zátěži.

21. Hluk. Transformátory, tlumivky filtrů, elektromagnetické spínače, ventilátory a další součásti výkonové elektroniky produkují šum. Když měnič pracuje normálně, jeho hluk by neměl překročit 80 dB a hluk malého měniče by neměl přesáhnout 65 dB.

Vlastnosti baterie:

FV baterie

Pro vývoj solárního invertorového systému je důležité nejprve porozumět různým charakteristikám solárních článků (PV článků). Rp a Rs jsou parazitní odpory, které jsou za ideálních okolností nekonečné a nulové.

Intenzita a teplota světla mohou výrazně ovlivnit provozní vlastnosti FV článků. Proud je úměrný intenzitě světla, ale změny světla mají malý vliv na provozní napětí. Provozní napětí je však ovlivněno teplotou. Zvýšení teploty baterie snižuje provozní napětí, ale má malý vliv na generovaný proud. Níže uvedený obrázek znázorňuje vliv teploty a světla na FV moduly.

Změny intenzity světla mají větší dopad na výstupní výkon baterie než změny teploty. To platí pro všechny běžně používané FV materiály. Důležitým důsledkem kombinace těchto dvou efektů je, že výkon FV článku klesá s klesající intenzitou světla a/nebo rostoucí teplotou.

Maximální bod výkonu (MPP)

Solární články mohou pracovat v širokém rozsahu napětí a proudů. MPP se určuje kontinuálním zvyšováním odporové zátěže osvětleného článku z nuly (událost zkratu) na velmi vysokou hodnotu (událost otevřeného obvodu). MPP je pracovní bod, ve kterém V x I dosáhne své maximální hodnoty a při této intenzitě osvětlení lze dosáhnout maximálního výkonu. Výstupní výkon, když dojde ke zkratu (PV napětí se rovná nule) nebo přerušení obvodu (PV proud se rovná nule), je nulový.

Vysoce kvalitní monokrystalické křemíkové solární články produkují napětí naprázdno 0,60 V při teplotě 25 °C. Při plném slunečním světle a teplotě vzduchu 25°C se může teplota daného článku blížit 45°C, což sníží napětí naprázdno na cca 0,55V. Jak se teplota zvyšuje, napětí naprázdno nadále klesá, dokud nedojde ke zkratu FV modulu.

Maximální výkon při teplotě baterie 45 °C je typicky produkován při 80 % napětí naprázdno a 90 % zkratového proudu. Zkratový proud baterie je téměř úměrný osvětlení a napětí naprázdno se může snížit pouze o 10 %, když se osvětlení sníží o 80 %. Méně kvalitní baterie sníží napětí rychleji, když se zvýší proud, čímž se sníží dostupný výkon. Produkce klesla ze 70 % na 50 %, nebo dokonce jen na 25 %.

Solární mikroinvertor musí zajistit, aby FV moduly byly v MPP v daném okamžiku v provozu, aby bylo možné z FV modulů získat maximum energie. Toho lze dosáhnout pomocí řídicí smyčky bodu maximálního výkonu, známé také jako sledování bodu maximálního výkonu (MPPT). Dosažení vysokého poměru sledování MPP také vyžaduje, aby zvlnění výstupního FV napětí bylo dostatečně malé, aby se FV proud příliš neměnil při provozu v blízkosti bodu maximálního výkonu.

Napěťový rozsah MPP FV modulů lze obvykle definovat v rozsahu 25V až 45V, s výkonem přibližně 250W a napětím naprázdno pod 50V.

Použití a údržba:

použití

1. Připojte a nainstalujte zařízení přesně v souladu s požadavky pokynů pro provoz a údržbu střídače. Během instalace byste měli pečlivě zkontrolovat: zda průměr drátu odpovídá požadavkům; zda jsou součásti a svorky uvolněné během přepravy; zda jsou izolované části dobře izolované; zda uzemnění systému splňuje předpisy.

2. Střídač by měl být provozován a používán přísně v souladu s pokyny pro použití a údržbu. Zejména: před zapnutím stroje věnujte pozornost tomu, zda je vstupní napětí normální; během provozu věnujte pozornost tomu, zda je pořadí zapínání a vypínání stroje správné a zda jsou indikace každého měřiče a kontrolky normální.

3. Střídače mají obecně automatickou ochranu proti přerušení obvodu, nadproudu, přepětí, přehřátí a dalších položek, takže když k těmto jevům dojde, není třeba ručně vypínat; ochranné body automatické ochrany jsou obecně nastaveny ve výrobě a není třeba je znovu nastavovat.

4. V invertorové skříni je vysoké napětí. Operátorům obecně není dovoleno otevírat dveře skříně a dveře skříně by měly být běžně zamykané.

5. Když teplota v místnosti překročí 30 °C, měla by být přijata opatření pro odvod tepla a chlazení, aby se zabránilo selhání zařízení a prodloužila se životnost zařízení.

Údržba a kontrola

1. Pravidelně kontrolujte, zda je kabeláž každé části střídače pevná a zda není uvolněná. Zejména je třeba pečlivě zkontrolovat ventilátor, napájecí modul, vstupní svorku, výstupní svorku a uzemnění.

2. Jakmile se alarm vypne, nelze jej okamžitě spustit. Před spuštěním je třeba zjistit a opravit příčinu. Kontrola by měla být prováděna striktně v souladu s kroky specifikovanými v návodu na údržbu střídače.

3. Operátoři musí absolvovat speciální školení a být schopni určit příčiny obecných poruch a odstranit je, např. obratnou výměnou pojistek, součástek a poškozených desek plošných spojů. Nevyškolený personál nesmí zařízení obsluhovat.

4. Pokud dojde k havárii, kterou je obtížné odstranit nebo její příčina není jasná, měly by být vedeny podrobné záznamy o havárii a měl by být včas informován výrobce střídače za účelem vyřešení.