Encyklopædi introduktion til solinvertere

Inverter , også kendt som strømregulator og strømregulator, er en væsentlig del af solcelleanlægget. Den fotovoltaiske inverters hovedfunktion er at konvertere den jævnstrøm, der genereres af solpanelerne, til vekselstrøm, der bruges af husholdningsapparater. Al den elektricitet, der genereres af solpanelerne, skal behandles af inverteren, før den kan udsendes til omverdenen. [1] Gennem fuldbro-kredsløbet bruges SPWM-processoren generelt til at gennemgå modulering, filtrering, spændingsforøgelse osv. for at opnå sinusformet vekselstrøm, der matcher belysningsbelastningsfrekvensen, nominel spænding osv. for systemslutbrugere. Med en inverter kan et DC-batteri bruges til at levere vekselstrøm til apparater.

Introduktion:

Solar AC-strømproduktionssystemet er sammensat af solpaneler, laderegulator, inverter og batteri; Solar DC-strømproduktionssystemet inkluderer ikke inverter. Processen med at konvertere vekselstrøm til jævnstrøm kaldes ensretter, kredsløbet, der fuldfører ensretterfunktionen, kaldes et ensretterkredsløb, og enheden, der implementerer ensretterprocessen, kaldes en ensretterenhed eller ensretter. Tilsvarende kaldes processen med at konvertere jævnstrøm til vekselstrøm inverter, kredsløbet, der fuldender inverterfunktionen, kaldes et inverterkredsløb, og den enhed, der implementerer inverterprocessen, kaldes inverterudstyr eller inverter.

Kernen i inverter-enheden er inverter-omskifterkredsløbet, kaldet inverterkredsløbet. Dette kredsløb fuldender inverterfunktionen ved at tænde og slukke for den elektroniske strømafbryder. Skiftet af kraftelektroniske koblingsanordninger kræver visse drivimpulser, og disse impulser kan justeres ved at ændre et spændingssignal. Kredsløbet, der genererer og regulerer impulser, kaldes ofte et styrekredsløb eller kontrolsløjfe. Den grundlæggende struktur af inverteranordningen omfatter, ud over det ovennævnte inverterkredsløb og styrekredsløb, et beskyttelseskredsløb, et udgangskredsløb, et inputkredsløb, et udgangskredsløb osv.

Funktioner:

På grund af mangfoldigheden af ​​bygninger vil det uundgåeligt føre til mangfoldigheden af ​​solpanelinstallationer. For at maksimere konverteringseffektiviteten af ​​solenergi og samtidig tage højde for bygningens smukke udseende, kræver dette diversificering af vores invertere for at opnå den bedste måde at solenergi på. Konvertere.

Centraliseret inversion

Centraliseret inverter bruges generelt i systemer med store solcelleanlæg (>10kW). Mange parallelle fotovoltaiske strenge er forbundet til DC-indgangen på den samme centraliserede inverter. Generelt bruges trefasede IGBT-strømmoduler til høj effekt. De mindre bruger felteffekttransistorer og bruger DSP-konverteringscontrollere til at forbedre kvaliteten af ​​den genererede strøm, så den er meget tæt på en sinusbølgestrøm. Den største funktion er den høje effekt og lave omkostninger ved systemet. Effektiviteten og den elektriske produktionskapacitet af hele solcelleanlægget påvirkes dog af matchningen af ​​solcellestrenge og delvis skygge. Samtidig påvirkes energiproduktionens pålidelighed af hele solcelleanlægget af den dårlige arbejdsstatus for en bestemt solcelleenhedsgruppe. De seneste forskningsretninger er brugen af ​​rumvektormodulationskontrol og udviklingen af ​​nye invertertopologiforbindelser for at opnå høj effektivitet under delvise belastningsforhold. På SolarMax centraliserede inverter kan en fotovoltaisk array-interfaceboks monteres for at overvåge hver streng af fotovoltaiske sejlpaneler. Hvis en af ​​strengene ikke fungerer korrekt, vil systemet. Informationen sendes til fjernbetjeningen, og denne streng kan stoppes via fjernbetjeningen, så svigtet af den ene solcellestreng ikke vil reducere eller påvirke arbejds- og energiydelsen. af hele solcelleanlægget.

String inverter

String-invertere er blevet de mest populære invertere på det internationale marked. String-inverteren er baseret på det modulære koncept. Hver fotovoltaisk streng (1kW-5kW) passerer gennem en inverter, har maksimal effektspidssporing i DC-enden og er forbundet parallelt med nettet i AC-enden. Mange store fotovoltaiske kraftværker bruger strenginvertere. Fordelen er, at den ikke påvirkes af modulforskelle og skygger mellem strenge, og samtidig reducerer det optimale driftspunkt for solcellemoduler.

Mismatch med inverteren, hvilket øger strømproduktionen. Disse tekniske fordele reducerer ikke kun systemomkostningerne, men øger også systemets pålidelighed. Samtidig introduceres begrebet "master-slave" mellem strenge, således at når strømmen fra en enkelt streng i systemet ikke kan få en enkelt inverter til at virke, kan flere grupper af solcellestrenge kobles sammen for at tillade en eller flere af dem på arbejde. , og derved producere mere elektrisk energi. Det seneste koncept er, at flere invertere danner et "team" med hinanden for at erstatte "master-slave"-konceptet, hvilket gør systemet mere pålideligt.

Multiple string inverter

Multi-streng inverter udnytter fordelene ved centraliseret inverter og streng inverter, undgår deres ulemper og kan anvendes på solcelleanlæg med flere kilowatt. I multi-streng inverteren er der inkluderet forskellige individuelle power peak tracking og DC-til-DC konvertere. DC konverteres til AC strøm gennem en fælles DC-til-AC inverter og tilsluttes nettet. Forskellige vurderinger af fotovoltaiske strenge (f.eks. forskellig nominel effekt, forskelligt antal moduler pr. streng, forskellige fabrikanter af moduler osv.), forskellige størrelser eller forskellige teknologier af fotovoltaiske moduler, forskellige orienteringer af strengene (f.eks: øst, syd og vest) , forskellige hældningsvinkler eller skravering, kan forbindes til en fælles inverter, hvor hver streng arbejder ved deres respektive maksimale effekttop. Samtidig reduceres længden af ​​DC-kablet, hvilket minimerer skyggeeffekten mellem strenge og tab forårsaget af forskelle mellem strenge.

Komponent inverter

Modulinverteren forbinder hvert solcellemodul med en inverter, og hvert modul har en uafhængig maksimal effektspidssporing, så modulet og inverteren samarbejder bedre. Normalt brugt i 50W til 400W fotovoltaiske kraftværker, er den samlede effektivitet lavere end strenginverternes. Da de er forbundet parallelt på AC-siden, øger dette kompleksiteten af ​​ledningerne på AC-siden og gør vedligeholdelse vanskelig. En anden ting, der skal løses, er, hvordan man forbinder til nettet mere effektivt. Den enkle måde er at forbinde til nettet direkte gennem almindelige AC-stikkontakter, hvilket kan reducere omkostninger og udstyrsinstallation, men ofte tillader sikkerhedsstandarderne for elnettet forskellige steder det ikke. I den forbindelse kan elselskabet gøre indsigelse mod den direkte tilslutning af generatorenheden til en almindelig husholdningsstikkontakt. En anden sikkerhedsrelateret faktor er, om der kræves en isolationstransformator (højfrekvent eller lavfrekvent), eller om en transformerløs inverter er tilladt. Denne inverter er mest udbredt i glasgardinvægge.

Solar inverter effektivitet

Effektiviteten af ​​solcelle-invertere refererer til det voksende marked for solcelle-invertere (fotovoltaiske invertere) på grund af efterspørgslen efter vedvarende energi. Og disse invertere kræver ekstrem høj effektivitet og pålidelighed. De strømkredsløb, der bruges i disse invertere, undersøges, og de bedste valg til koblings- og ensretterenheder anbefales. Den generelle opbygning af en fotovoltaisk inverter er vist i figur 1. Der er tre forskellige invertere at vælge imellem. Sollys skinner på solcellemoduler forbundet i serie, og hvert modul indeholder et sæt solcelleenheder forbundet i serie. Jævnstrømsspændingen (DC) genereret af solcellemoduler er i størrelsesordenen flere hundrede volt, afhængigt af lysforholdene i modularrayet, temperaturen af ​​cellerne og antallet af serieforbundne moduler.

Den primære funktion af denne type inverter er at konvertere indgangs-DC-spændingen til en stabil værdi. Denne funktion implementeres gennem en boost-konverter og kræver en boost-kontakt og en boost-diode. I den første arkitektur efterfølges boostfasen af ​​en isoleret fuldbrokonverter. Formålet med fuldbrotransformatoren er at give isolering. Den anden fuldbrokonverter på udgangen bruges til at konvertere DC fra førstetrins fuldbrokonverteren til vekselstrøm (AC) spænding. Dens udgang filtreres, før den tilsluttes AC-nettet via en ekstra dobbelt-kontakt relæafbryder, for at give sikker isolation i tilfælde af fejl og isolation fra forsyningsnettet om natten. Den anden struktur er en ikke-isoleret ordning. Blandt dem genereres AC-spændingen direkte af DC-spændingen, som udlæses af boosttrinnet. Den tredje struktur bruger en innovativ topologi af strømafbrydere og strømdioder til at integrere funktionerne af boost- og AC-genereringsdelene i en dedikeret topologi, hvilket gør inverteren så effektiv som muligt på trods af solpanelets meget lave konverteringseffektivitet. Tæt på 100 %, men meget vigtigt. I Tyskland forventes et 3kW-seriemodul installeret på et sydvendt tag at generere 2550 kWh om året. Hvis inverterens effektivitet øges fra 95 % til 96 %, kan der produceres yderligere 25 kWh elektricitet hvert år. Omkostningerne ved at bruge yderligere solcellemoduler til at generere disse 25 kWh svarer til at tilføje en inverter. Da en øget effektivitet fra 95 % til 96 % ikke vil fordoble omkostningerne ved inverteren, er investering i en mere effektiv inverter et uundgåeligt valg. For nye designs er øget invertereffektivitet på den mest omkostningseffektive måde et nøgledesignkriterium. Hvad angår pålideligheden og omkostningerne ved inverteren, er de to andre designkriterier. Højere effektivitet reducerer temperatursvingninger over belastningscyklussen og forbedrer derved pålideligheden, så disse retningslinjer er faktisk relaterede. Brugen af ​​moduler vil også øge pålideligheden.

Boost kontakt og diode

Alle viste topologier kræver hurtigt skiftende strømafbrydere. Boosttrinnet og fuldbrokonverteringstrinnet kræver hurtige omskiftningsdioder. Derudover er switche optimeret til lavfrekvent (100Hz) switching også nyttige til disse topologier. For enhver given siliciumteknologi vil switches, der er optimeret til hurtig omskiftning, have højere ledningstab end switches, der er optimeret til lavfrekvente switch-applikationer.

Boost-trinnet er generelt designet som en kontinuerlig strøm-mode-omformer. Afhængigt af antallet af solcellemoduler i arrayet, der bruges i inverteren, kan du vælge, om du vil bruge 600V eller 1200V enheder. To valgmuligheder for strømafbrydere er MOSFET'er og IGBT'er. Generelt kan MOSFET'er fungere ved højere koblingsfrekvenser end IGBT'er. Derudover skal kropsdiodens indflydelse altid tages i betragtning: i tilfælde af boost-trinnet er dette ikke et problem, da kropsdioden ikke leder i normal driftstilstand. MOSFET-ledningstab kan beregnes ud fra on-resistance RDS(ON), som er proportional med det effektive matriceareal for en given MOSFET-familie. Når den nominelle spænding ændres fra 600V til 1200V, vil ledningstabet af MOSFET stige meget. Derfor, selvom den nominelle RDS(ON) er ækvivalent, er 1200V MOSFET ikke tilgængelig, eller prisen er for høj.

Til boost-switche vurderet til 600V kan superjunction MOSFET'er bruges. Til højfrekvente omskiftningsapplikationer har denne teknologi de bedste ledningstab. MOSFET'er med RDS(ON)-værdier under 100 milliohm i TO-220-pakker og MOSFET'er med RDS(ON)-værdier under 50 milliohm i TO-247-pakker. For solcelle-invertere, der kræver 1200V strømskift, er IGBT det passende valg. Mere avancerede IGBT-teknologier, såsom NPT Trench og NPT Field Stop, er optimeret til at reducere ledningstab, men på bekostning af højere switchtab, hvilket gør dem mindre velegnede til boost-applikationer ved høje frekvenser.

Baseret på den gamle NPT planar-teknologi blev der udviklet en enhed FGL40N120AND, der kan forbedre effektiviteten af ​​boost-kredsløbet med høj koblingsfrekvens. Den har en EOFF på 43uJ/A. Sammenlignet med de mere avancerede teknologienheder er EOFF 80uJ/A, men det skal opnås. Denne form for ydeevne er meget vanskelig. Ulempen ved FGL40N120AND-enheden er, at mætningsspændingsfaldet VCE(SAT) (3,0V vs. 2,1V ved 125ºC) er højt, men dets lave koblingstab ved høje booster koblingsfrekvenser mere end opvejer dette. Enheden integrerer også en anti-parallel diode. Under normal boost-drift vil denne diode ikke lede. Under opstart eller under transiente forhold er det dog muligt for boost-kredsløbet at blive kørt i aktiv tilstand, i hvilket tilfælde den antiparallelle diode vil lede. Da IGBT i sig selv ikke har en iboende kropsdiode, er denne sampakkede diode påkrævet for at sikre pålidelig drift. Til boost-dioder kræves hurtige genopretningsdioder såsom Stealth™ eller carbon-siliciumdioder. Carbon-siliciumdioder har meget lav fremadspænding og tab. Når du vælger en boost-diode, skal virkningen af ​​omvendt genvindingsstrøm (eller krydskapacitans for en carbon-siliciumdiode) på boost-kontakten tages i betragtning, da dette vil resultere i yderligere tab. Her kan den nylancerede Stealth II-diode FFP08S60S give højere ydeevne. Når VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us, og kabinettemperaturen er 100ºC, er det beregnede switchtab lavere end FFP08S60S-parameteren på 205mJ. Ved at bruge ISL9R860P2 Stealth-dioden når denne værdi 225mJ. Derfor forbedrer dette også inverterens effektivitet ved høje koblingsfrekvenser.

Broafbrydere og dioder

Efter MOSFET fuldbrofiltrering genererer udgangsbroen et 50Hz sinusformet spændings- og strømsignal. En almindelig implementering er at bruge en standard fuldbro-arkitektur (figur 2). På figuren, hvis kontakterne øverst til venstre og nederst til højre er tændt, belastes en positiv spænding mellem venstre og højre terminaler; hvis kontakterne øverst til højre og nederst til venstre er tændt, belastes en negativ spænding mellem venstre og højre terminal. Til denne applikation er kun én kontakt tændt i et bestemt tidsrum. Den ene switch kan skiftes til PWM høj frekvens og den anden switch til lav frekvens 50Hz. Da bootstrap-kredsløbet er afhængig af konvertering af low-end-enheder, skiftes low-end-enhederne til PWM-højfrekvens, mens high-end-enhederne skiftes til 50Hz lavfrekvens. Denne applikation bruger en 600V power switch, så 600V superjunction MOSFET er meget velegnet til denne højhastigheds switching enhed. Fordi disse omskiftningsenheder vil modstå den fulde omvendte gendannelsesstrøm fra andre enheder, når kontakten er tændt, er superjunction-enheder til hurtig gendannelse såsom 600V FCH47N60F ideelle valg. Dens RDS(ON) er 73 milliohm, og dens ledningstab er meget lav sammenlignet med andre lignende hurtiggendannelsesenheder. Når denne enhed konverterer ved 50Hz, er der ingen grund til at bruge funktionen til hurtig gendannelse. Disse enheder har fremragende dv/dt og di/dt karakteristika, hvilket forbedrer systemets pålidelighed sammenlignet med standard superjunction MOSFET'er.

En anden mulighed, der er værd at udforske, er brugen af ​​FGH30N60LSD-enheden. Det er en 30A/600V IGBT med en mætningsspænding VCE(SAT) på kun 1,1V. Dens sluk-tab EOFF er meget høj og når 10mJ, så den er kun egnet til lavfrekvent konvertering. En 50 milliohm MOSFET har en tænd-modstand RDS(ON) på 100 milliohm ved driftstemperatur. Derfor, ved 11A, har den samme VDS som VCE(SAT) for IGBT. Da denne IGBT er baseret på ældre nedbrydningsteknologi, ændrer VCE(SAT) sig ikke meget med temperaturen. Denne IGBT reducerer derfor de samlede tab i udgangsbroen og øger derved den samlede effektivitet af inverteren. Det faktum, at FGH30N60LSD IGBT skifter fra én strømkonverteringsteknologi til en anden dedikeret topologi hver halve cyklus, er også nyttig. IGBT'er bruges her som topologiske switche. For hurtigere omskiftning anvendes konventionelle og hurtige gendannelses-superjunction-enheder. Til 1200V dedikeret topologi og fuldbrostruktur er den førnævnte FGL40N120AND en switch, der er meget velegnet til nye højfrekvente solcelle-invertere. Når specialiserede teknologier kræver dioder, er Stealth II, Hyperfast™ II dioder og carbon-silicium dioder gode løsninger.

fungere:

Inverteren har ikke kun funktionen DC til AC-konvertering, men har også funktionen til at maksimere solcellernes ydeevne og funktionen af ​​systemfejlbeskyttelse. Sammenfattende er der automatiske køre- og nedlukningsfunktioner, maksimal effektsporingskontrolfunktion, uafhængig funktion til forebyggelse af drift (for nettilsluttede systemer), automatisk spændingsjusteringsfunktion (for nettilsluttede systemer), DC-detektionsfunktion (for nettilsluttede systemer) ), og DC jorddetektion. Funktion (til nettilsluttede systemer). Her er en kort introduktion til de automatiske køre- og nedlukningsfunktioner og den maksimale effektsporingskontrolfunktion.

Automatisk drift og nedlukningsfunktion: Efter solopgang om morgenen øges intensiteten af ​​solstråling gradvist, og solcellens output øges også. Når den udgangseffekt, der kræves til inverterdriften, er nået, begynder inverteren automatisk at køre. Efter start af drift vil inverteren til enhver tid overvåge output fra solcellemodulerne. Så længe solcellemodulernes udgangseffekt er større end den udgangseffekt, der kræves til inverteropgaven, vil inverteren fortsætte med at fungere; den stopper indtil solnedgang, selvom inverteren også kan fungere på regnfulde dage. Når solcellemodulets output bliver mindre, og inverterens output nærmer sig 0, går inverteren i standbytilstand.

Maksimal effektsporingskontrolfunktion: Solcellemodulets output ændres med intensiteten af ​​solstråling og temperaturen på selve solcellemodulet (chiptemperatur). Fordi solcellemoduler desuden har den egenskab, at spændingen falder, når strømmen stiger, er der et optimalt driftspunkt, der kan opnå maksimal effekt. Intensiteten af ​​solstrålingen ændrer sig, og det optimale arbejdspunkt ændrer sig naturligvis også. I forbindelse med disse ændringer holdes solcellemodulets arbejdspunkt altid på det maksimale effektpunkt, og systemet opnår altid den maksimale effekt fra solcellemodulet. Denne form for kontrol er maksimal effektsporingskontrol. Den største egenskab ved invertere, der bruges i solenergiproduktionssystemer, er, at de inkluderer funktionen Maksimal Power Point Tracking (MPPT).

type

Klassificering af anvendelsesomfang

(1) Almindelig inverter

DC 12V eller 24V input, AC 220V, 50Hz output, effekt fra 75W til 5000W, nogle modeller har AC og DC konvertering, det vil sige UPS funktion.

(2) Inverter/oplader alt-i-én maskine

I denne type inverter kan brugere bruge forskellige former for strøm til at forsyne AC-belastninger: Når der er AC-strøm, bruges AC-strømmen til at forsyne belastningen gennem inverteren eller til at oplade batteriet; når der ikke er vekselstrøm, bruges batteriet til at forsyne vekselstrømsbelastningen. . Den kan bruges sammen med forskellige strømkilder: batterier, generatorer, solpaneler og vindmøller.

(3) Speciel inverter til post- og telekommunikation

Lever 48V-invertere af høj kvalitet til post- og telekommunikationstjenester. Produkterne er af god kvalitet, høj pålidelighed, modulære (modul er 1KW) invertere, og har N+1 redundansfunktion og kan udvides (effekt fra 2KW til 20KW). ).

(4) Speciel inverter til luftfart og militær

Denne type inverter har en 28Vdc-indgang og kan levere følgende AC-udgange: 26Vac, 115Vac, 230Vac. Dens udgangsfrekvens kan være: 50Hz, 60Hz og 400Hz, og udgangseffekten varierer fra 30VA til 3500VA. Der er også DC-DC omformere og frekvensomformere dedikeret til luftfart.

Klassificering af outputbølgeform

(1) Firkantbølge-inverter

Vekselstrømsspændingens bølgeform output fra firkantbølge-inverteren er en firkantbølge. Inverterkredsløbene, der bruges af denne type inverter, er ikke helt ens, men fællestræk er, at kredsløbet er relativt enkelt, og antallet af strømafbryderrør, der bruges, er lille. Designeffekten er generelt mellem hundrede watt og en kilowatt. Fordelene ved firkantbølge-inverter er: enkelt kredsløb, billig pris og nem vedligeholdelse. Ulempen er, at firkantbølgespændingen indeholder et stort antal overtoner af høj orden, som vil producere yderligere tab i belastningsapparater med jernkernespoler eller transformere, hvilket forårsager interferens på radioer og noget kommunikationsudstyr. Derudover har denne type inverter mangler såsom utilstrækkeligt spændingsreguleringsområde, ufuldstændig beskyttelsesfunktion og relativt høj støj.

(2) Trinbølge-inverter

AC-spændingsbølgeformen, der udsendes af denne type inverter, er en trinbølge. Der er mange forskellige linjer for vekselretteren til at realisere trinbølgeoutput, og antallet af trin i outputbølgeformen varierer meget. Fordelen ved step wave inverteren er, at udgangsbølgeformen er væsentligt forbedret sammenlignet med firkantbølgen, og det høje ordens harmoniske indhold reduceres. Når trinene når mere end 17, kan outputbølgeformen opnå en kvasi-sinusformet bølge. Når der anvendes transformerløs output, er den samlede effektivitet meget høj. Ulempen er, at stigebølge-superpositionskredsløbet bruger mange strømafbryderrør, og nogle af kredsløbsformerne kræver flere sæt jævnstrømsindgange. Dette giver problemer med grupperingen og ledningsføringen af ​​solcelle-arrays og den afbalancerede opladning af batterier. Derudover har trappebølgespændingen stadig en vis højfrekvent interferens til radioer og noget kommunikationsudstyr.

Sinusbølge inverter

AC-spændingsbølgeformen, der udsendes af sinusbølge-inverteren, er en sinusbølge. Fordelene ved sinusbølge-inverteren er, at den har en god udgangsbølgeform, meget lav forvrængning, lidt interferens med radioer og udstyr og lav støj. Derudover har den komplette beskyttelsesfunktioner og høj samlet effektivitet. Ulemperne er: kredsløbet er relativt komplekst, kræver høj vedligeholdelsesteknologi og er dyrt.

Klassificeringen af ​​de ovennævnte tre typer invertere er nyttig for designere og brugere af fotovoltaiske systemer og vindkraftsystemer til at identificere og vælge invertere. Faktisk har invertere med samme bølgeform stadig store forskelle i kredsløbsprincipper, anvendte enheder, styringsmetoder osv.

Andre klassificeringsmetoder

1. I henhold til frekvensen af ​​udgående vekselstrøm kan den opdeles i strømfrekvensomformer, mellemfrekvensomformer og højfrekvensinverter. Frekvensen af ​​strømfrekvensomformeren er 50 til 60Hz; frekvensen af ​​mellemfrekvensomformeren er generelt 400Hz til mere end ti kHz; frekvensen af ​​højfrekvente inverter er generelt mere end ti kHz til MHz.

2. I henhold til antallet af faser, der udsendes af inverteren, kan den opdeles i enfaset inverter, trefaset inverter og flerfaset inverter.

3. I henhold til destinationen for inverterens udgangseffekt kan den opdeles i aktiv inverter og passiv inverter. Enhver inverter, der transmitterer den elektriske energiudgang fra inverteren til det industrielle elnet kaldes en aktiv inverter; enhver inverter, der overfører den elektriske energiudgang fra inverteren til en eller anden elektrisk belastning, kaldes en passiv inverter. enhed.

4. I henhold til formen af ​​inverterens hovedkredsløb kan det opdeles i single-ended inverter, push-pull inverter, halvbro inverter og fuldbro inverter.

5. Afhængig af typen af ​​hovedomskifteren af ​​inverteren kan den opdeles i tyristor-inverter, transistor-inverter, felteffekt-inverter og insulated gate bipolar transistor (IGBT) inverter. Den kan opdeles i to kategorier: "semi-kontrolleret" inverter og "fuldt styret" inverter. Førstnævnte har ikke mulighed for selv at slukke, og komponenten mister sin kontrolfunktion, efter at den er tændt, så den kaldes "semi-kontrollerede" og almindelige tyristorer falder ind under denne kategori; sidstnævnte har mulighed for selv at slukke, det vil sige, at der ikke er nogen enhed Tænd og sluk kan styres af kontrolelektroden, så det kaldes "fuldt styret type". Effektfelteffekttransistorer og Isolated gate bi-power transistorer (IGBT) tilhører alle denne kategori.

6. Ifølge DC-strømforsyningen kan den opdeles i spændingskildeinverter (VSI) og strømkildeinverter (CSI). I førstnævnte er jævnspændingen næsten konstant, og udgangsspændingen er en vekslende firkantbølge; i sidstnævnte er DC-strømmen næsten konstant, og udgangsstrømmen er en vekslende firkantbølge.

7. Ifølge inverterkontrolmetoden kan den opdeles i frekvensmodulations (PFM) inverter og pulse width modulation (PWM) inverter.

8. I henhold til arbejdstilstanden for inverter-omskifterkredsløbet kan det opdeles i resonans-inverter, fast frekvens hård switching inverter og fast frekvens blød switching inverter.

9. Ifølge vekselretterens kommuteringsmetode kan den opdeles i belastningskommuteret vekselretter og selvkommuteret inverter.

Ydeevneparametre:

Der er mange parametre og tekniske forhold, der beskriver ydelsen af ​​en inverter. Her giver vi kun en kort forklaring af de tekniske parametre, der almindeligvis anvendes ved evaluering af invertere.

1. Miljøforhold for brugen af ​​inverteren. Normale brugsforhold for inverteren: højden overstiger ikke 1000m, og lufttemperaturen er 0~+40℃.

2. DC input strømforsyningsbetingelser, input DC spændingsudsvingsområde: ±15% af den nominelle spændingsværdi for batteripakken.

3. Nominel udgangsspænding, inden for det specificerede tilladte fluktuationsområde for input DC-spændingen, repræsenterer den nominelle spændingsværdi, som inverteren skal kunne udsende. Den stabile nøjagtighed af den nominelle udgangsspændingsværdi har generelt følgende bestemmelser:

(1) Under steady-state drift bør spændingsudsvingsområdet begrænses, for eksempel bør dets afvigelse ikke overstige ±3% eller ±5% af den nominelle værdi.

(2) I dynamiske situationer, hvor belastningen ændrer sig pludseligt eller påvirkes af andre interferensfaktorer, bør udgangsspændingsafvigelsen ikke overstige ±8 % eller ±10 % af den nominelle værdi.

4. Nominel udgangsfrekvens, frekvensen af ​​inverterens udgangsvekselspænding skal være en relativt stabil værdi, normalt strømfrekvensen på 50Hz. Afvigelsen skal være inden for ±1 % under normale arbejdsforhold.

5. Nominel udgangsstrøm (eller nominel udgangskapacitet) angiver inverterens nominelle udgangsstrøm inden for det specificerede belastningseffektfaktorområde. Nogle inverterprodukter giver nominel udgangskapacitet, udtrykt i VA eller kVA. Inverterens nominelle kapacitet er, når udgangseffektfaktoren er 1 (det vil sige ren resistiv belastning), er den nominelle udgangsspænding produktet af den nominelle udgangsstrøm.

6. Nominel udgangseffektivitet. Inverterens effektivitet er forholdet mellem dens udgangseffekt og indgangseffekten under specificerede arbejdsforhold, udtrykt i %. Effektiviteten af ​​inverteren ved nominel udgangskapacitet er fuld belastningseffektivitet, og effektiviteten ved 10% af nominel udgangskapacitet er lav belastningseffektivitet.

7. Inverterens maksimale harmoniske indhold. For en sinusbølge-inverter, under resistiv belastning, bør det maksimale harmoniske indhold af udgangsspændingen være ≤10%.

8. Inverterens overbelastningskapacitet refererer til inverterens evne til at udsende mere end den nominelle strømværdi på kort tid under specificerede forhold. Inverterens overbelastningskapacitet bør opfylde visse krav under den specificerede belastningseffektfaktor.

9. Inverterens effektivitet er forholdet mellem inverterens aktive udgangseffekt og den aktive inputeffekt (eller DC-effekten) under den nominelle udgangsspænding, udgangsstrøm og specificeret belastningseffektfaktor.

10. Belastningseffektfaktor repræsenterer inverterens evne til at bære induktive eller kapacitive belastninger. Under sinusbølgeforhold er belastningseffektfaktoren 0,7~0,9 (lag), og den nominelle værdi er 0,9.

11. Belastningsasymmetri. Under en asymmetrisk belastning på 10 % skal asymmetrien af ​​udgangsspændingen fra en fastfrekvent trefaset inverter være ≤10 %.

12. Udgangsspændingsubalance. Under normale driftsforhold bør den trefasede spændingsubalance (forholdet mellem omvendt sekvenskomponent og positiv sekvenskomponent) output fra inverteren ikke overstige en specificeret værdi, generelt udtrykt i %, såsom 5 % eller 8 %.

13. Startkarakteristika: Under normale driftsforhold bør inverteren kunne starte normalt 5 gange i træk under fuld belastning og ubelastet driftsforhold.

14. Beskyttelsesfunktioner, inverteren skal sættes op: kortslutningsbeskyttelse, overstrømsbeskyttelse, overtemperaturbeskyttelse, overspændingsbeskyttelse, underspændingsbeskyttelse og fasetabsbeskyttelse. Blandt dem betyder overspændingsbeskyttelse, at for invertere uden spændingsstabiliseringsforanstaltninger bør der være beskyttelsesforanstaltninger for udgangsoverspænding for at beskytte den negative terminal mod beskadigelse af udgangsoverspænding. Overstrømsbeskyttelse refererer til vekselretterens overstrømsbeskyttelse, som skal være i stand til at sikre rettidig handling, når belastningen er kortsluttet, eller strømmen overstiger den tilladte værdi for at beskytte den mod beskadigelse af overspændingsstrøm.

15. Interferens og anti-interferens, inverteren skal være i stand til at modstå elektromagnetisk interferens i det generelle miljø under specificerede normale arbejdsforhold. Inverterens anti-interferensydelse og elektromagnetiske kompatibilitet skal overholde relevante standarder.

16. Invertere, der ikke ofte betjenes, overvåges og vedligeholdes, bør være ≤95db; invertere, der ofte betjenes, overvåges og vedligeholdes, skal være ≤80db.

17. Display, inverteren skal være udstyret med datavisning af parametre såsom AC udgangsspænding, udgangsstrøm og udgangsfrekvens, og signalvisning af input live, strømførende og fejlstatus.

18. Kommunikationsfunktion. Fjernkommunikationsfunktionen giver brugerne mulighed for at kontrollere maskinens driftsstatus og lagrede data uden at gå til stedet.

19. Bølgeformsforvrængning af udgangsspændingen. Når inverterens udgangsspænding er sinusformet, skal den maksimalt tilladte bølgeformsforvrængning (eller harmonisk indhold) angives. Normalt udtrykt som den totale bølgeformsforvrængning af udgangsspændingen, bør dens værdi ikke overstige 5 % (10 % er tilladt for enfaset output).

20. Startkarakteristika, som karakteriserer inverterens evne til at starte med belastning og dens ydeevne under dynamisk drift. Inverteren skal sikre pålidelig start under nominel belastning.

21. Støj. Transformatorer, filterinduktorer, elektromagnetiske kontakter, ventilatorer og andre komponenter i kraftelektronisk udstyr producerer alle støj. Når inverteren fungerer normalt, bør dens støj ikke overstige 80dB, og støjen fra en lille inverter bør ikke overstige 65dB.

Batteriets egenskaber:

PV batteri

For at udvikle et solcelleinvertersystem er det vigtigt først at forstå de forskellige egenskaber ved solceller (PV-celler). Rp og Rs er parasitære modstande, som er henholdsvis uendelige og nul under ideelle omstændigheder.

Lysintensitet og temperatur kan i væsentlig grad påvirke PV-cellers driftsegenskaber. Strømmen er proportional med lysintensiteten, men ændringer i lyset har ringe indflydelse på driftsspændingen. Driftsspændingen er dog påvirket af temperaturen. En stigning i batteritemperaturen reducerer driftsspændingen, men har ringe effekt på den genererede strøm. Nedenstående figur illustrerer effekten af ​​temperatur og lys på PV-moduler.

Ændringer i lysintensitet har større indflydelse på batteriets udgangseffekt end ændringer i temperatur. Dette gælder for alle almindeligt anvendte PV-materialer. En vigtig konsekvens af kombinationen af ​​disse to effekter er, at effekten af ​​en PV-celle falder med faldende lysintensitet og/eller stigende temperatur.

Maksimalt strømpunkt (MPP)

Solceller kan fungere over en bred vifte af spændinger og strømme. MPP bestemmes ved løbende at øge den resistive belastning på den oplyste celle fra nul (kortslutningshændelse) til en meget høj værdi (åbent kredsløbshændelse). MPP er det driftspunkt, hvor V x I når sin maksimale værdi, og ved denne belysningsintensitet kan maksimal effekt opnås. Udgangseffekten, når der opstår en kortslutning (PV-spænding er lig nul) eller åben kredsløb (PV-strøm er lig nul), er nul.

Monokrystallinske siliciumsolceller af høj kvalitet producerer en åben kredsløbsspænding på 0,60 volt ved en temperatur på 25°C. Med fuldt sollys og en lufttemperatur på 25°C kan temperaturen i en given celle være tæt på 45°C, hvilket vil reducere tomgangsspændingen til omkring 0,55V. Når temperaturen stiger, fortsætter tomgangsspændingen med at falde, indtil PV-modulet kortslutter.

Maksimal effekt ved en batteritemperatur på 45°C produceres typisk ved 80 % åben kredsløbsspænding og 90 % kortslutningsstrøm. Batteriets kortslutningsstrøm er næsten proportional med belysningen, og tomgangsspændingen må kun falde med 10 %, når belysningen er reduceret med 80 %. Batterier af lavere kvalitet vil reducere spændingen hurtigere, når strømmen stiger, og derved reducere den tilgængelige strøm. Produktionen faldt fra 70 % til 50 %, eller endda kun 25 %.

Solar mikroinverteren skal sikre, at PV-modulerne til enhver tid er i drift ved MPP, så der kan opnås maksimal energi fra PV-modulerne. Dette kan opnås ved hjælp af en maksimal power point kontrolsløjfe, også kendt som en Maximum Power Point Tracker (MPPT). Opnåelse af et højt forhold mellem MPP-sporing kræver også, at PV-udgangsspændingsrippelen er lille nok til, at PV-strømmen ikke ændrer sig for meget, når den opererer nær det maksimale effektpunkt.

MPP-spændingsområdet for PV-moduler kan normalt defineres i området fra 25V til 45V, med en strømproduktion på ca. 250W og en åben kredsløbsspænding under 50V.

Brug og vedligeholdelse:

brug

1. Tilslut og installer udstyret nøje i overensstemmelse med kravene i inverterens drifts- og vedligeholdelsesinstruktioner. Under installationen bør du omhyggeligt kontrollere: om tråddiameteren opfylder kravene; om komponenterne og terminalerne er løse under transporten; om de isolerede dele er godt isolerede; om systemets jording lever op til forskrifterne.

2. Inverteren skal betjenes og anvendes nøje i overensstemmelse med instruktionerne for brug og vedligeholdelse. Især: før du tænder for maskinen, skal du være opmærksom på, om indgangsspændingen er normal; under drift skal du være opmærksom på, om rækkefølgen for at tænde og slukke for maskinen er korrekt, og om indikationerne for hver måler og indikatorlampe er normale.

3. Invertere har generelt automatisk beskyttelse mod kredsløbsbrud, overstrøm, overspænding, overophedning og andre ting, så når disse fænomener opstår, er der ingen grund til at lukke ned manuelt; beskyttelsespunkterne for automatisk beskyttelse er generelt indstillet fra fabrikken, og det er ikke nødvendigt at justere igen.

4. Der er højspænding i inverterskabet. Operatører må generelt ikke åbne skabslågen, og skabslågen bør låses på almindelige tidspunkter.

5. Når rumtemperaturen overstiger 30°C, bør der træffes varmeaflednings- og afkølingsforanstaltninger for at forhindre udstyrsfejl og forlænge udstyrets levetid.

Vedligeholdelse og inspektion

1. Kontroller regelmæssigt, om ledningerne til hver del af inverteren er faste, og om der er løshed. Specielt bør ventilatoren, strømmodulet, indgangsterminalen, udgangsterminalen og jordingen kontrolleres omhyggeligt.

2. Når alarmen slukker, er den ikke tilladt at starte op med det samme. Årsagen skal findes og repareres inden opstart. Inspektionen skal udføres nøje i overensstemmelse med de trin, der er specificeret i inverterens vedligeholdelsesmanual.

3. Operatører skal modtage særlig uddannelse og være i stand til at fastslå årsagerne til generelle fejl og eliminere dem, såsom dygtig udskiftning af sikringer, komponenter og beskadigede printkort. Uuddannet personale må ikke betjene udstyret.

4. Hvis der opstår en ulykke, som er svær at eliminere, eller årsagen til ulykken er uklar, skal der føres detaljerede optegnelser over ulykken, og inverterproducenten skal underrettes rettidigt til løsning.