Εγκυκλοπαίδεια εισαγωγή στους ηλιακούς μετατροπείς

Αντιστροφέας , επίσης γνωστό ως ρυθμιστής ισχύος και ρυθμιστής ισχύος, είναι ένα ουσιαστικό μέρος του φωτοβολταϊκού συστήματος. Η κύρια λειτουργία του φωτοβολταϊκού μετατροπέα είναι να μετατρέπει την ισχύ συνεχούς ρεύματος που παράγεται από τα ηλιακά πάνελ σε εναλλασσόμενο ρεύμα που χρησιμοποιείται από τις οικιακές συσκευές. Όλη η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από τους ηλιακούς συλλέκτες πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία από τον μετατροπέα για να μπορέσει να παραχθεί στον έξω κόσμο. [1] Μέσω του κυκλώματος πλήρους γέφυρας, ο επεξεργαστής SPWM χρησιμοποιείται γενικά για διαμόρφωση, φιλτράρισμα, ενίσχυση τάσης κ.λπ. για να αποκτήσει ημιτονοειδή ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος που ταιριάζει με τη συχνότητα φορτίου φωτισμού, την ονομαστική τάση κ.λπ. για τους τελικούς χρήστες του συστήματος. Με έναν μετατροπέα, μια μπαταρία DC μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή εναλλασσόμενου ρεύματος στις συσκευές.

Εισαγωγή:

Το ηλιακό σύστημα παραγωγής ενέργειας εναλλασσόμενου ρεύματος αποτελείται από ηλιακούς συλλέκτες, ελεγκτή φόρτισης, μετατροπέα και μπαταρία. το ηλιακό σύστημα παραγωγής ενέργειας συνεχούς ρεύματος δεν περιλαμβάνει μετατροπέα. Η διαδικασία μετατροπής εναλλασσόμενου ρεύματος σε ισχύ συνεχούς ρεύματος ονομάζεται ανόρθωση, το κύκλωμα που ολοκληρώνει τη λειτουργία διόρθωσης ονομάζεται κύκλωμα ανορθωτή και η συσκευή που υλοποιεί τη διαδικασία διόρθωσης ονομάζεται συσκευή ανορθωτή ή ανορθωτή. Αντίστοιχα, η διαδικασία μετατροπής της ισχύος συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο ρεύμα ονομάζεται μετατροπέας, το κύκλωμα που ολοκληρώνει τη λειτουργία του μετατροπέα ονομάζεται κύκλωμα μετατροπέα και η συσκευή που υλοποιεί τη διαδικασία του μετατροπέα ονομάζεται εξοπλισμός μετατροπέα ή μετατροπέας.

Ο πυρήνας της συσκευής μετατροπέα είναι το κύκλωμα διακόπτη μετατροπέα, που αναφέρεται ως κύκλωμα μετατροπέα. Αυτό το κύκλωμα ολοκληρώνει τη λειτουργία του μετατροπέα ενεργοποιώντας και απενεργοποιώντας τον ηλεκτρονικό διακόπτη ισχύος. Η μεταγωγή ηλεκτρονικών συσκευών μεταγωγής ισχύος απαιτεί ορισμένους παλμούς οδήγησης και αυτοί οι παλμοί μπορούν να ρυθμιστούν αλλάζοντας ένα σήμα τάσης. Το κύκλωμα που παράγει και ρυθμίζει παλμούς ονομάζεται συχνά κύκλωμα ελέγχου ή βρόχος ελέγχου. Η βασική δομή της συσκευής μετατροπέα περιλαμβάνει, εκτός από το προαναφερθέν κύκλωμα και κύκλωμα ελέγχου μετατροπέα, ένα κύκλωμα προστασίας, ένα κύκλωμα εξόδου, ένα κύκλωμα εισόδου, ένα κύκλωμα εξόδου κ.λπ.

Χαρακτηριστικά:

Λόγω της ποικιλομορφίας των κτιρίων, θα οδηγήσει αναπόφευκτα στην ποικιλομορφία των εγκαταστάσεων ηλιακών πάνελ. Προκειμένου να μεγιστοποιηθεί η απόδοση μετατροπής της ηλιακής ενέργειας, λαμβάνοντας παράλληλα υπόψη την όμορφη εμφάνιση του κτιρίου, αυτό απαιτεί τη διαφοροποίηση των μετατροπέων μας για την επίτευξη του καλύτερου τρόπου ηλιακής ενέργειας. Μετατρέπω.

Κεντρική αναστροφή

Ο κεντρικός μετατροπέας χρησιμοποιείται γενικά σε συστήματα μεγάλων φωτοβολταϊκών σταθμών (>10 kW). Πολλές παράλληλες φωτοβολταϊκές σειρές συνδέονται στην είσοδο DC του ίδιου κεντρικού μετατροπέα. Γενικά, οι τριφασικές μονάδες ισχύος IGBT χρησιμοποιούνται για υψηλή ισχύ. Τα μικρότερα χρησιμοποιούν τρανζίστορ εφέ πεδίου και χρησιμοποιούν ελεγκτές μετατροπής DSP για να βελτιώσουν την ποιότητα της παραγόμενης ισχύος έτσι ώστε να είναι πολύ κοντά σε ρεύμα ημιτονοειδούς κύματος. Το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό είναι η υψηλή ισχύς και το χαμηλό κόστος του συστήματος. Ωστόσο, η απόδοση και η ικανότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ολόκληρου του φωτοβολταϊκού συστήματος επηρεάζονται από το ταίριασμα των φωτοβολταϊκών σειρών και τη μερική σκίαση. Ταυτόχρονα, η αξιοπιστία παραγωγής ενέργειας ολόκληρου του φωτοβολταϊκού συστήματος επηρεάζεται από την κακή κατάσταση λειτουργίας μιας συγκεκριμένης ομάδας φωτοβολταϊκών μονάδων. Οι πιο πρόσφατες ερευνητικές κατευθύνσεις είναι η χρήση του ελέγχου διαμόρφωσης διανυσμάτων χώρου και η ανάπτυξη νέων συνδέσεων τοπολογίας μετατροπέα για την επίτευξη υψηλής απόδοσης υπό συνθήκες μερικού φορτίου. Στον κεντρικό μετατροπέα SolarMax, μπορεί να προσαρτηθεί ένα κουτί διασύνδεσης φωτοβολταϊκών συστοιχιών για την παρακολούθηση κάθε σειράς φωτοβολταϊκών πάνελ πανιών. Εάν μία από τις στοιχειοσειρές δεν λειτουργεί σωστά, το σύστημα θα Οι πληροφορίες μεταδίδονται στο τηλεχειριστήριο και αυτή η συμβολοσειρά μπορεί να διακοπεί μέσω τηλεχειριστηρίου, έτσι ώστε η αστοχία μιας φωτοβολταϊκής στοιχειοσειράς να μην μειώσει ή να επηρεάσει την εργασία και την παραγωγή ενέργειας ολόκληρου του φωτοβολταϊκού συστήματος.

Μετατροπέας χορδών

Οι μετατροπείς στοιχειοσειρών έχουν γίνει οι πιο δημοφιλείς μετατροπείς στη διεθνή αγορά. Ο μετατροπέας στοιχειοσειρών βασίζεται στην αρθρωτή ιδέα. Κάθε φωτοβολταϊκή στοιχειοσειρά (1kW-5kW) διέρχεται από έναν μετατροπέα, έχει μέγιστη ανίχνευση αιχμής ισχύος στο άκρο DC και συνδέεται παράλληλα με το δίκτυο στο άκρο AC. Πολλοί μεγάλοι φωτοβολταϊκοί σταθμοί χρησιμοποιούν μετατροπείς στοιχειοσειρών. Το πλεονέκτημα είναι ότι δεν επηρεάζεται από τις διαφορές των μονάδων και τις σκιές μεταξύ των σειρών και ταυτόχρονα μειώνει το βέλτιστο σημείο λειτουργίας των φωτοβολταϊκών μονάδων.

Αναντιστοιχία με τον μετατροπέα, αυξάνοντας έτσι την παραγωγή ενέργειας. Αυτά τα τεχνικά πλεονεκτήματα όχι μόνο μειώνουν το κόστος του συστήματος, αλλά αυξάνουν και την αξιοπιστία του συστήματος. Ταυτόχρονα, εισάγεται η έννοια «κύριος-σκλάβος» μεταξύ των στοιχειοσειρών, έτσι ώστε όταν η ισχύς μιας μεμονωμένης στοιχειοσειράς στο σύστημα δεν μπορεί να κάνει έναν μεμονωμένο μετατροπέα να λειτουργήσει, πολλές ομάδες φωτοβολταϊκών στοιχειοσειρών μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους για να επιτρέψουν μία ή αρκετοί από αυτούς να δουλέψουν. , παράγοντας έτσι περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια. Η πιο πρόσφατη ιδέα είναι ότι πολλοί μετατροπείς σχηματίζουν μια "ομάδα" μεταξύ τους για να αντικαταστήσουν την έννοια "κύριος-σκλάβος", καθιστώντας το σύστημα πιο αξιόπιστο.

Μετατροπέας πολλαπλών στοιχειοσειρών

Ο μετατροπέας πολλαπλών στοιχειοσειρών εκμεταλλεύεται τα πλεονεκτήματα του κεντρικού μετατροπέα και του μετατροπέα στοιχειοσειρών, αποφεύγει τα μειονεκτήματά τους και μπορεί να εφαρμοστεί σε φωτοβολταϊκούς σταθμούς ισχύος πολλών κιλοβάτ. Στον μετατροπέα πολλαπλών στοιχειοσειρών, περιλαμβάνονται διαφορετικές μεμονωμένες ανίχνευση αιχμής ισχύος και μετατροπείς DC-σε-DC. Το DC μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ρεύμα μέσω ενός κοινού μετατροπέα DC-to-AC και συνδέεται στο δίκτυο. Διαφορετικές διαβαθμίσεις φωτοβολταϊκών στοιχειοσειρών (π.χ. διαφορετική ονομαστική ισχύς, διαφορετικός αριθμός μονάδων ανά στοιχειοσειρά, διαφορετικοί κατασκευαστές πλαισίων κ.λπ.), διαφορετικά μεγέθη ή διαφορετικές τεχνολογίες φωτοβολταϊκών πλαισίων, διαφορετικοί προσανατολισμοί των στοιχειοσειρών (π.χ.: ανατολικά, νότια και δυτικά) , διαφορετικές γωνίες κλίσης ή σκίαση, μπορούν να συνδεθούν σε έναν κοινό μετατροπέα, με κάθε στοιχειοσειρά να λειτουργεί στην αντίστοιχη μέγιστη μέγιστη ισχύ. Ταυτόχρονα, το μήκος του καλωδίου DC μειώνεται, ελαχιστοποιώντας το φαινόμενο σκίασης μεταξύ των στοιχειοσειρών και την απώλεια που προκαλείται από τις διαφορές μεταξύ των χορδών.

Μετατροπέας εξαρτημάτων

Ο μετατροπέας μονάδων συνδέει κάθε φωτοβολταϊκή μονάδα με έναν μετατροπέα και κάθε μονάδα έχει ανεξάρτητη παρακολούθηση μέγιστης ισχύος, έτσι ώστε η μονάδα και ο μετατροπέας να συνεργάζονται καλύτερα. Συνήθως χρησιμοποιείται σε φωτοβολταϊκούς σταθμούς ισχύος 50W έως 400W, η συνολική απόδοση είναι χαμηλότερη από αυτή των μετατροπέων στοιχειοσειρών. Δεδομένου ότι συνδέονται παράλληλα στην πλευρά AC, αυτό αυξάνει την πολυπλοκότητα της καλωδίωσης στην πλευρά AC και καθιστά δύσκολη τη συντήρηση. Ένα άλλο πράγμα που πρέπει να λυθεί είναι πώς να συνδεθείτε στο δίκτυο πιο αποτελεσματικά. Ο απλός τρόπος είναι η απευθείας σύνδεση στο δίκτυο μέσω συνηθισμένων πριζών AC, κάτι που μπορεί να μειώσει το κόστος και την εγκατάσταση εξοπλισμού, αλλά συχνά τα πρότυπα ασφαλείας του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας σε διάφορα σημεία μπορεί να μην το επιτρέπουν. Με αυτόν τον τρόπο, η εταιρεία ηλεκτρισμού ενδέχεται να αντιταχθεί στην απευθείας σύνδεση της συσκευής παραγωγής σε μια συνηθισμένη οικιακή πρίζα. Ένας άλλος παράγοντας που σχετίζεται με την ασφάλεια είναι εάν απαιτείται μετασχηματιστής απομόνωσης (υψηλής συχνότητας ή χαμηλής συχνότητας) ή εάν επιτρέπεται ένας μετατροπέας χωρίς μετασχηματιστή. Αυτός ο μετατροπέας χρησιμοποιείται ευρέως σε γυάλινους τοίχους κουρτινών.

Απόδοση ηλιακού μετατροπέα

Η απόδοση των ηλιακών μετατροπέων αναφέρεται στην αυξανόμενη αγορά ηλιακών μετατροπέων (φωτοβολταϊκοί μετατροπείς) λόγω της ζήτησης για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Και αυτοί οι μετατροπείς απαιτούν εξαιρετικά υψηλή απόδοση και αξιοπιστία. Τα κυκλώματα ισχύος που χρησιμοποιούνται σε αυτούς τους μετατροπείς εξετάζονται και προτείνονται οι καλύτερες επιλογές για συσκευές μεταγωγής και ανορθωτή. Η γενική δομή ενός φωτοβολταϊκού μετατροπέα φαίνεται στο Σχήμα 1. Υπάρχουν τρεις διαφορετικοί μετατροπείς για να διαλέξετε. Το ηλιακό φως λάμπει σε ηλιακές μονάδες συνδεδεμένες σε σειρά και κάθε μονάδα περιέχει ένα σύνολο μονάδων ηλιακών κυψελών συνδεδεμένων σε σειρά. Η τάση συνεχούς ρεύματος (DC) που παράγεται από τις ηλιακές μονάδες είναι της τάξεως πολλών εκατοντάδων βολτ, ανάλογα με τις συνθήκες φωτισμού της συστοιχίας μονάδων, τη θερμοκρασία των κυψελών και τον αριθμό των μονάδων που συνδέονται σε σειρά.

Η κύρια λειτουργία αυτού του τύπου μετατροπέα είναι η μετατροπή της τάσης DC εισόδου σε σταθερή τιμή. Αυτή η λειτουργία υλοποιείται μέσω ενός μετατροπέα ενίσχυσης και απαιτεί έναν διακόπτη ώθησης και μια δίοδο ώθησης. Στην πρώτη αρχιτεκτονική, το στάδιο ενίσχυσης ακολουθείται από έναν απομονωμένο μετατροπέα πλήρους γέφυρας. Ο σκοπός του μετασχηματιστή πλήρους γέφυρας είναι να παρέχει απομόνωση. Ο δεύτερος μετατροπέας πλήρους γέφυρας στην έξοδο χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του DC από τον μετατροπέα πλήρους γέφυρας πρώτου σταδίου σε τάση εναλλασσόμενου ρεύματος (AC). Η έξοδός του φιλτράρεται πριν συνδεθεί στο δίκτυο AC μέσω ενός πρόσθετου διακόπτη ρελέ διπλής επαφής, ώστε να παρέχεται ασφαλής απομόνωση σε περίπτωση βλάβης και απομόνωση από το δίκτυο τροφοδοσίας τη νύχτα. Η δεύτερη δομή είναι ένα μη απομονωμένο σχήμα. Μεταξύ αυτών, η τάση εναλλασσόμενου ρεύματος παράγεται απευθείας από την έξοδο τάσης συνεχούς ρεύματος από τη βαθμίδα ενίσχυσης. Η τρίτη δομή χρησιμοποιεί μια καινοτόμο τοπολογία διακοπτών ισχύος και διόδων ισχύος για να ενσωματώσει τις λειτουργίες των εξαρτημάτων ενίσχυσης και παραγωγής AC σε μια αποκλειστική τοπολογία, καθιστώντας τον μετατροπέα όσο το δυνατόν πιο αποδοτικό παρά την πολύ χαμηλή απόδοση μετατροπής του ηλιακού πάνελ. Σχεδόν 100% αλλά πολύ σημαντικό. Στη Γερμανία, μια μονάδα σειράς 3kW εγκατεστημένη σε οροφή με νότιο προσανατολισμό αναμένεται να παράγει 2550 kWh ετησίως. Εάν η απόδοση του μετατροπέα αυξηθεί από 95% σε 96%, μπορεί να παραχθεί επιπλέον 25 kWh ηλεκτρικής ενέργειας κάθε χρόνο. Το κόστος χρήσης πρόσθετων ηλιακών μονάδων για την παραγωγή αυτών των 25 kWh ισοδυναμεί με την προσθήκη ενός μετατροπέα. Δεδομένου ότι η αύξηση της απόδοσης από 95% σε 96% δεν θα διπλασιάσει το κόστος του μετατροπέα, η επένδυση σε έναν πιο αποδοτικό μετατροπέα είναι μια αναπόφευκτη επιλογή. Για τα αναδυόμενα σχέδια, η αύξηση της απόδοσης του μετατροπέα με τον πιο οικονομικό τρόπο είναι ένα βασικό κριτήριο σχεδιασμού. Όσον αφορά την αξιοπιστία και το κόστος του μετατροπέα, είναι δύο άλλα κριτήρια σχεδιασμού. Η υψηλότερη απόδοση μειώνει τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του κύκλου φόρτωσης, βελτιώνοντας έτσι την αξιοπιστία, επομένως αυτές οι οδηγίες σχετίζονται πραγματικά. Η χρήση μονάδων θα αυξήσει επίσης την αξιοπιστία.

Διακόπτης ώθησης και δίοδος

Όλες οι τοπολογίες που εμφανίζονται απαιτούν γρήγορους διακόπτες ισχύος. Το στάδιο ώθησης και το στάδιο μετατροπής πλήρους γέφυρας απαιτούν διόδους γρήγορης εναλλαγής. Επιπλέον, διακόπτες βελτιστοποιημένοι για μεταγωγή χαμηλής συχνότητας (100Hz) είναι επίσης χρήσιμοι για αυτές τις τοπολογίες. Για οποιαδήποτε δεδομένη τεχνολογία πυριτίου, οι διακόπτες που έχουν βελτιστοποιηθεί για γρήγορη μεταγωγή θα έχουν υψηλότερες απώλειες αγωγιμότητας από τους διακόπτες που έχουν βελτιστοποιηθεί για εφαρμογές μεταγωγής χαμηλής συχνότητας.

Το στάδιο ενίσχυσης σχεδιάζεται γενικά ως μετατροπέας λειτουργίας συνεχούς ρεύματος. Ανάλογα με τον αριθμό των ηλιακών μονάδων στη συστοιχία που χρησιμοποιείται στον μετατροπέα, μπορείτε να επιλέξετε εάν θα χρησιμοποιήσετε συσκευές 600V ή 1200V. Δύο επιλογές για διακόπτες ισχύος είναι τα MOSFET και τα IGBT. Σε γενικές γραμμές, τα MOSFET μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλότερες συχνότητες μεταγωγής από τα IGBT. Επιπλέον, πρέπει πάντα να λαμβάνεται υπόψη η επίδραση της διόδου του αμαξώματος: στην περίπτωση του σταδίου ώθησης αυτό δεν αποτελεί πρόβλημα, καθώς η δίοδος του αμαξώματος δεν φέρεται στον κανονικό τρόπο λειτουργίας. Οι απώλειες αγωγιμότητας του MOSFET μπορούν να υπολογιστούν από την αντίσταση RDS(ON), η οποία είναι ανάλογη με την αποτελεσματική περιοχή μήτρας για μια δεδομένη οικογένεια MOSFET. Όταν η ονομαστική τάση αλλάξει από 600V σε 1200V, οι απώλειες αγωγιμότητας του MOSFET θα αυξηθούν πολύ. Επομένως, ακόμα κι αν το ονομαστικό RDS(ON) είναι ισοδύναμο, το MOSFET 1200V δεν είναι διαθέσιμο ή η τιμή είναι πολύ υψηλή.

Για διακόπτες ενίσχυσης ονομαστικής ισχύος 600 V, μπορούν να χρησιμοποιηθούν MOSFET υπερσύνδεσης. Για εφαρμογές μεταγωγής υψηλής συχνότητας, αυτή η τεχνολογία έχει τις καλύτερες απώλειες αγωγιμότητας. MOSFET με τιμές RDS(ON) κάτω από 100 milliohms σε συσκευασίες TO-220 και MOSFET με τιμές RDS(ON) κάτω από 50 milliohms σε συσκευασίες TO-247. Για ηλιακούς μετατροπείς που απαιτούν μεταγωγή ισχύος 1200 V, το IGBT είναι η κατάλληλη επιλογή. Οι πιο προηγμένες τεχνολογίες IGBT, όπως το NPT Trench και το NPT Field Stop, έχουν βελτιστοποιηθεί για τη μείωση των απωλειών αγωγιμότητας, αλλά σε βάρος των υψηλότερων απωλειών μεταγωγής, γεγονός που τις καθιστά λιγότερο κατάλληλες για εφαρμογές ενίσχυσης σε υψηλές συχνότητες.

Με βάση την παλιά τεχνολογία NPT επίπεδη, αναπτύχθηκε μια συσκευή FGL40N120AND που μπορεί να βελτιώσει την απόδοση του κυκλώματος ενίσχυσης με υψηλή συχνότητα μεταγωγής. Έχει EOFF 43uJ/A. Σε σύγκριση με τις συσκευές πιο προηγμένης τεχνολογίας, το EOFF είναι 80uJ/A, αλλά πρέπει να αποκτηθεί Αυτό το είδος απόδοσης είναι πολύ δύσκολο. Το μειονέκτημα της συσκευής FGL40N120AND είναι ότι η πτώση τάσης κορεσμού VCE(SAT) (3,0V έναντι 2,1V στους 125ºC) είναι υψηλή, αλλά οι χαμηλές απώλειες μεταγωγής της σε υψηλές συχνότητες μεταγωγής ώθησης υπερκαλύπτουν αυτό. Η συσκευή ενσωματώνει επίσης μια αντιπαράλληλη δίοδο. Υπό κανονική λειτουργία ώθησης, αυτή η δίοδος δεν θα μεταφέρει. Ωστόσο, κατά την εκκίνηση ή κατά τη διάρκεια μεταβατικών συνθηκών, είναι δυνατό το κύκλωμα ώθησης να τεθεί σε ενεργή λειτουργία, οπότε η αντιπαράλληλη δίοδος θα αγώγει. Δεδομένου ότι το ίδιο το IGBT δεν έχει εγγενή δίοδο σώματος, αυτή η συνδυασμένη δίοδος απαιτείται για να διασφαλιστεί η αξιόπιστη λειτουργία. Για διόδους ώθησης, απαιτούνται δίοδοι γρήγορης ανάκτησης όπως Stealth™ ή δίοδοι πυριτίου άνθρακα. Οι δίοδοι άνθρακα-πυριτίου έχουν πολύ χαμηλή τάση προς τα εμπρός και απώλειες. Κατά την επιλογή μιας διόδου ενίσχυσης, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η επίδραση του ρεύματος ανάστροφης ανάκτησης (ή της χωρητικότητας διασταύρωσης μιας διόδου άνθρακα-πυριτίου) στον διακόπτη ώθησης, καθώς αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα πρόσθετες απώλειες. Εδώ, η νέα δίοδος Stealth II FFP08S60S που κυκλοφόρησε πρόσφατα μπορεί να προσφέρει υψηλότερη απόδοση. Όταν VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us και η θερμοκρασία θήκης είναι 100ºC, η υπολογιζόμενη απώλεια μεταγωγής είναι χαμηλότερη από την παράμετρο FFP08S60S των 205mJ. Χρησιμοποιώντας τη δίοδο ISL9R860P2 Stealth, αυτή η τιμή φτάνει τα 225 mJ. Επομένως, αυτό βελτιώνει επίσης την απόδοση του μετατροπέα στις υψηλές συχνότητες μεταγωγής.

Διακόπτες γέφυρας και δίοδοι

Μετά το φιλτράρισμα πλήρους γέφυρας MOSFET, η γέφυρα εξόδου παράγει ένα ημιτονοειδές σήμα τάσης και ρεύματος 50 Hz. Μια κοινή υλοποίηση είναι η χρήση μιας τυπικής αρχιτεκτονικής πλήρους γέφυρας (Εικόνα 2). Στο σχήμα, εάν οι διακόπτες πάνω αριστερά και κάτω δεξιά είναι ενεργοποιημένοι, μια θετική τάση φορτώνεται μεταξύ του αριστερού και του δεξιού ακροδέκτη. Εάν οι διακόπτες πάνω δεξιά και κάτω αριστερά είναι ενεργοποιημένοι, μια αρνητική τάση φορτώνεται μεταξύ του αριστερού και του δεξιού ακροδέκτη. Για αυτήν την εφαρμογή, μόνο ένας διακόπτης είναι ενεργοποιημένος για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Ο ένας διακόπτης μπορεί να αλλάξει σε PWM υψηλής συχνότητας και ο άλλος σε χαμηλή συχνότητα 50Hz. Δεδομένου ότι το κύκλωμα εκκίνησης βασίζεται στη μετατροπή συσκευών χαμηλού επιπέδου, οι συσκευές χαμηλού επιπέδου αλλάζουν σε υψηλής συχνότητας PWM, ενώ οι συσκευές προηγμένης τεχνολογίας σε χαμηλή συχνότητα 50 Hz. Αυτή η εφαρμογή χρησιμοποιεί διακόπτη τροφοδοσίας 600 V, επομένως το MOSFET υπερσύνδεσης 600 V είναι πολύ κατάλληλο για αυτήν τη συσκευή μεταγωγής υψηλής ταχύτητας. Επειδή αυτές οι συσκευές μεταγωγής αντέχουν το πλήρες ρεύμα ανάστροφης ανάκτησης άλλων συσκευών όταν ο διακόπτης είναι ενεργοποιημένος, οι συσκευές υπερσύνδεσης γρήγορης ανάκτησης όπως το 600V FCH47N60F είναι ιδανικές επιλογές. Το RDS(ON) του είναι 73 milliohms και η απώλεια αγωγιμότητας είναι πολύ χαμηλή σε σύγκριση με άλλες παρόμοιες συσκευές γρήγορης ανάκτησης. Όταν αυτή η συσκευή μετατρέπεται στα 50 Hz, δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε τη δυνατότητα γρήγορης ανάκτησης. Αυτές οι συσκευές έχουν εξαιρετικά χαρακτηριστικά dv/dt και di/dt, γεγονός που βελτιώνει την αξιοπιστία του συστήματος σε σύγκριση με τα τυπικά MOSFET superjunction.

Μια άλλη επιλογή που αξίζει να εξερευνήσετε είναι η χρήση της συσκευής FGH30N60LSD. Είναι ένα IGBT 30A/600V με τάση κορεσμού VCE(SAT) μόνο 1,1V. Η απώλεια απενεργοποίησης EOFF του είναι πολύ υψηλή, αγγίζοντας τα 10 mJ, επομένως είναι κατάλληλο μόνο για μετατροπή χαμηλής συχνότητας. Ένα MOSFET 50 milliohm έχει αντίσταση RDS(ON) 100 milliohm σε θερμοκρασία λειτουργίας. Επομένως, στα 11Α, έχει το ίδιο VDS με το VCE(SAT) του IGBT. Δεδομένου ότι αυτό το IGBT βασίζεται σε παλαιότερη τεχνολογία ανάλυσης, το VCE(SAT) δεν αλλάζει πολύ με τη θερμοκρασία. Αυτό το IGBT επομένως μειώνει τις συνολικές απώλειες στη γέφυρα εξόδου, αυξάνοντας έτσι τη συνολική απόδοση του μετατροπέα. Το γεγονός ότι το FGH30N60LSD IGBT αλλάζει από μια τεχνολογία μετατροπής ισχύος σε μια άλλη αποκλειστική τοπολογία κάθε μισό κύκλο είναι επίσης χρήσιμο. Τα IGBT χρησιμοποιούνται εδώ ως τοπολογικοί διακόπτες. Για ταχύτερη εναλλαγή, χρησιμοποιούνται συμβατικές και ταχείας ανάκτησης συσκευές υπερσύνδεσης. Για αποκλειστική τοπολογία 1200V και δομή πλήρους γέφυρας, ο προαναφερόμενος FGL40N120AND είναι ένας διακόπτης που είναι πολύ κατάλληλος για νέους ηλιακούς μετατροπείς υψηλής συχνότητας. Όταν οι εξειδικευμένες τεχνολογίες απαιτούν διόδους, οι δίοδοι Stealth II, Hyperfast™ II και δίοδοι άνθρακα-πυριτίου είναι εξαιρετικές λύσεις.

λειτουργία:

Ο μετατροπέας δεν έχει μόνο τη λειτουργία της μετατροπής DC σε AC, αλλά έχει επίσης τη λειτουργία της μεγιστοποίησης της απόδοσης των ηλιακών κυψελών και τη λειτουργία προστασίας από σφάλματα συστήματος. Συνοπτικά, υπάρχουν λειτουργίες αυτόματης λειτουργίας και τερματισμού λειτουργίας, λειτουργία ελέγχου παρακολούθησης μέγιστης ισχύος, λειτουργία αποτροπής ανεξάρτητης λειτουργίας (για συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο), λειτουργία αυτόματης ρύθμισης τάσης (για συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο), λειτουργία ανίχνευσης DC (για συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο ), και ανίχνευση γείωσης DC. Λειτουργία (για συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο). Ακολουθεί μια σύντομη εισαγωγή στις λειτουργίες αυτόματης λειτουργίας και τερματισμού λειτουργίας και στη λειτουργία ελέγχου παρακολούθησης μέγιστης ισχύος.

Αυτόματη λειτουργία και λειτουργία τερματισμού λειτουργίας: Μετά την ανατολή του ηλίου το πρωί, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας αυξάνεται σταδιακά και αυξάνεται επίσης η ισχύς της ηλιακής κυψέλης. Όταν επιτευχθεί η απαιτούμενη ισχύς εξόδου για τη λειτουργία του μετατροπέα, ο μετατροπέας ξεκινά αυτόματα να λειτουργεί. Μετά την έναρξη λειτουργίας, ο μετατροπέας θα παρακολουθεί ανά πάσα στιγμή την έξοδο των μονάδων ηλιακής κυψέλης. Όσο η ισχύς εξόδου των μονάδων ηλιακής κυψέλης είναι μεγαλύτερη από την ισχύ εξόδου που απαιτείται για την εργασία του μετατροπέα, ο μετατροπέας θα συνεχίσει να λειτουργεί. θα σταματήσει μέχρι τη δύση του ηλίου, ακόμα κι αν ο μετατροπέας μπορεί να λειτουργήσει και τις βροχερές μέρες. Όταν η έξοδος της ηλιακής μονάδας γίνει μικρότερη και η έξοδος του μετατροπέα πλησιάζει το 0, ο μετατροπέας εισέρχεται σε κατάσταση αναμονής.

Λειτουργία ελέγχου παρακολούθησης μέγιστης ισχύος: Η έξοδος της μονάδας ηλιακής κυψέλης αλλάζει ανάλογα με την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και τη θερμοκρασία της ίδιας της μονάδας ηλιακής κυψέλης (θερμοκρασία τσιπ). Επιπλέον, επειδή οι μονάδες ηλιακών κυψελών έχουν το χαρακτηριστικό ότι η τάση μειώνεται καθώς αυξάνεται το ρεύμα, υπάρχει ένα βέλτιστο σημείο λειτουργίας που μπορεί να αποκτήσει τη μέγιστη ισχύ. Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας αλλάζει και προφανώς αλλάζει και το βέλτιστο σημείο εργασίας. Σε σχέση με αυτές τις αλλαγές, το σημείο εργασίας της μονάδας ηλιακής κυψέλης διατηρείται πάντα στο σημείο μέγιστης ισχύος και το σύστημα λαμβάνει πάντα τη μέγιστη ισχύ εξόδου από τη μονάδα ηλιακής κυψέλης. Αυτό το είδος ελέγχου είναι ο έλεγχος παρακολούθησης μέγιστης ισχύος. Το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό των μετατροπέων που χρησιμοποιούνται σε συστήματα παραγωγής ηλιακής ενέργειας είναι ότι περιλαμβάνουν τη λειτουργία παρακολούθησης σημείου μέγιστης ισχύος (MPPT).

τύπος

Ταξινόμηση εύρους εφαρμογής

(1) Συνηθισμένος μετατροπέας

Είσοδος DC 12V ή 24V, AC 220V, έξοδος 50Hz, ισχύς από 75W έως 5000W, ορισμένα μοντέλα έχουν μετατροπή AC και DC, δηλαδή λειτουργία UPS.

(2) Μηχάνημα all-in-one με μετατροπέα/φορτιστή

Σε αυτόν τον τύπο μετατροπέα, οι χρήστες μπορούν να χρησιμοποιούν διάφορες μορφές ενέργειας για την τροφοδοσία φορτίων εναλλασσόμενου ρεύματος: όταν υπάρχει τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος, η τροφοδοσία AC χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του φορτίου μέσω του μετατροπέα ή για τη φόρτιση της μπαταρίας. όταν δεν υπάρχει ρεύμα AC, η μπαταρία χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του φορτίου AC. . Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με διάφορες πηγές ενέργειας: μπαταρίες, γεννήτριες, ηλιακούς συλλέκτες και ανεμογεννήτριες.

(3) Ειδικός μετατροπέας για ταχυδρομεία και τηλεπικοινωνίες

Παρέχετε υψηλής ποιότητας μετατροπείς 48V για ταχυδρομικές και τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες. Τα προϊόντα είναι καλής ποιότητας, υψηλής αξιοπιστίας, αρθρωτοί (η μονάδα είναι 1KW) μετατροπείς και διαθέτουν λειτουργία πλεονασμού N+1 και μπορούν να επεκταθούν (ισχύς από 2KW σε 20KW). ).

(4) Ειδικός μετατροπέας για αεροπορία και στρατιωτικούς

Αυτός ο τύπος μετατροπέα έχει είσοδο 28 Vdc και μπορεί να παρέχει τις ακόλουθες εξόδους AC: 26Vac, 115Vac, 230Vac. Η συχνότητα εξόδου του μπορεί να είναι: 50Hz, 60Hz και 400Hz και η ισχύς εξόδου κυμαίνεται από 30VA έως 3500VA. Υπάρχουν επίσης μετατροπείς DC-DC και μετατροπείς συχνότητας που είναι αφιερωμένοι στην αεροπορία.

Ταξινόμηση κυματομορφών εξόδου

(1) Μετατροπέας τετραγωνικών κυμάτων

Η έξοδος κυματομορφής τάσης AC από τον μετατροπέα τετραγώνου κύματος είναι ένα τετράγωνο κύμα. Τα κυκλώματα μετατροπέα που χρησιμοποιούνται από αυτόν τον τύπο μετατροπέα δεν είναι ακριβώς τα ίδια, αλλά το κοινό χαρακτηριστικό είναι ότι το κύκλωμα είναι σχετικά απλό και ο αριθμός των σωλήνων διακόπτη ισχύος που χρησιμοποιούνται είναι μικρός. Η ισχύς σχεδιασμού είναι γενικά μεταξύ εκατό watt και ένα κιλοβάτ. Τα πλεονεκτήματα του μετατροπέα τετραγωνικών κυμάτων είναι: απλό κύκλωμα, φθηνή τιμή και εύκολη συντήρηση. Το μειονέκτημα είναι ότι η τάση τετραγωνικού κύματος περιέχει μεγάλο αριθμό αρμονικών υψηλής τάξης, οι οποίες θα παράγουν πρόσθετες απώλειες σε συσκευές φορτίου με επαγωγείς ή μετασχηματιστές σιδήρου πυρήνα, προκαλώντας παρεμβολές σε ραδιόφωνα και σε κάποιο εξοπλισμό επικοινωνίας. Επιπλέον, αυτός ο τύπος μετατροπέα έχει μειονεκτήματα όπως ανεπαρκές εύρος ρύθμισης τάσης, ελλιπής λειτουργία προστασίας και σχετικά υψηλό θόρυβο.

(2) Βηματικός μετατροπέας κυμάτων

Η έξοδος κυματομορφής τάσης AC από αυτόν τον τύπο μετατροπέα είναι ένα κύμα βήματος. Υπάρχουν πολλές διαφορετικές γραμμές για να πραγματοποιήσει ο μετατροπέας την έξοδο κύματος βήματος και ο αριθμός των βημάτων στην κυματομορφή εξόδου ποικίλλει πολύ. Το πλεονέκτημα του μετατροπέα βηματικού κύματος είναι ότι η κυματομορφή εξόδου είναι σημαντικά βελτιωμένη σε σύγκριση με το τετραγωνικό κύμα και μειώνεται το αρμονικό περιεχόμενο υψηλής τάξης. Όταν τα βήματα φτάνουν πάνω από 17, η κυματομορφή εξόδου μπορεί να επιτύχει ένα σχεδόν ημιτονοειδές κύμα. Όταν χρησιμοποιείται έξοδος χωρίς μετασχηματιστή, η συνολική απόδοση είναι πολύ υψηλή. Το μειονέκτημα είναι ότι το κύκλωμα υπέρθεσης κυμάτων σκάλας χρησιμοποιεί πολλούς σωλήνες διακόπτη ισχύος και ορισμένες από τις μορφές κυκλώματος απαιτούν πολλαπλά σετ εισόδων ισχύος DC. Αυτό δημιουργεί προβλήματα στην ομαδοποίηση και την καλωδίωση των συστοιχιών ηλιακών κυψελών και την ισορροπημένη φόρτιση των μπαταριών. Επιπλέον, η τάση κύματος της σκάλας εξακολουθεί να έχει κάποιες παρεμβολές υψηλής συχνότητας σε ραδιόφωνα και σε κάποιο εξοπλισμό επικοινωνίας.

Μετατροπέας ημιτονοειδούς κύματος

Η έξοδος κυματομορφής τάσης AC από τον μετατροπέα ημιτονοειδούς κύματος είναι ένα ημιτονοειδές κύμα. Τα πλεονεκτήματα του μετατροπέα ημιτονοειδούς κύματος είναι ότι έχει καλή κυματομορφή εξόδου, πολύ χαμηλή παραμόρφωση, μικρή παρεμβολή σε ραδιόφωνα και εξοπλισμό και χαμηλό θόρυβο. Επιπλέον, διαθέτει πλήρεις λειτουργίες προστασίας και υψηλή συνολική απόδοση. Τα μειονεκτήματα είναι: το κύκλωμα είναι σχετικά πολύπλοκο, απαιτεί υψηλή τεχνολογία συντήρησης και είναι ακριβό.

Η ταξινόμηση των παραπάνω τριών τύπων μετατροπέων είναι χρήσιμη για τους σχεδιαστές και τους χρήστες φωτοβολταϊκών συστημάτων και συστημάτων αιολικής ενέργειας για τον εντοπισμό και την επιλογή μετατροπέων. Στην πραγματικότητα, οι μετατροπείς με την ίδια κυματομορφή εξακολουθούν να έχουν μεγάλες διαφορές στις αρχές του κυκλώματος, στις συσκευές που χρησιμοποιούνται, στις μεθόδους ελέγχου κ.λπ.

Άλλες μέθοδοι ταξινόμησης

1. Σύμφωνα με τη συχνότητα της ισχύος εναλλασσόμενου ρεύματος εξόδου, μπορεί να χωριστεί σε μετατροπέα συχνότητας ισχύος, μετατροπέα μεσαίας συχνότητας και μετατροπέα υψηλής συχνότητας. Η συχνότητα του μετατροπέα συχνότητας ισχύος είναι 50 έως 60 Hz. η συχνότητα του μετατροπέα μεσαίας συχνότητας είναι γενικά από 400 Hz έως περισσότερα από δέκα kHz. η συχνότητα του μετατροπέα υψηλής συχνότητας είναι γενικά μεγαλύτερη από δέκα kHz προς MHz.

2. Ανάλογα με τον αριθμό των φάσεων που εξάγει ο μετατροπέας, μπορεί να χωριστεί σε μονοφασικό μετατροπέα, τριφασικό μετατροπέα και πολυφασικό μετατροπέα.

3. Ανάλογα με τον προορισμό της ισχύος εξόδου του μετατροπέα, μπορεί να χωριστεί σε ενεργό μετατροπέα και παθητικό μετατροπέα. Κάθε μετατροπέας που μεταδίδει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τον μετατροπέα στο βιομηχανικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας ονομάζεται ενεργός μετατροπέας. Κάθε μετατροπέας που μεταδίδει την ηλεκτρική ενέργεια που εξέρχεται από τον μετατροπέα σε κάποιο ηλεκτρικό φορτίο ονομάζεται παθητικός μετατροπέας. συσκευή.

4. Σύμφωνα με τη μορφή του κύριου κυκλώματος του μετατροπέα, μπορεί να χωριστεί σε μετατροπέα μονού άκρου, μετατροπέα push-pull, μετατροπέα μισής γέφυρας και μετατροπέα πλήρους γέφυρας.

5. Ανάλογα με τον τύπο της κύριας συσκευής μεταγωγής του μετατροπέα, μπορεί να χωριστεί σε μετατροπέα θυρίστορ, μετατροπέα τρανζίστορ, μετατροπέα εφέ πεδίου και μετατροπέα διπολικού τρανζίστορ μονωμένης πύλης (IGBT). Μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες: "ημι-ελεγχόμενο" μετατροπέα και "πλήρως ελεγχόμενο" μετατροπέα. Το πρώτο δεν έχει τη δυνατότητα αυτόματης απενεργοποίησης και το εξάρτημα χάνει τη λειτουργία ελέγχου του μετά την ενεργοποίησή του, επομένως ονομάζεται "ημι-ελεγχόμενο" και τα συνηθισμένα θυρίστορ εμπίπτουν σε αυτήν την κατηγορία. ο τελευταίος έχει τη δυνατότητα να αυτοσβήνει, δηλαδή δεν υπάρχει συσκευή Το on and off μπορεί να ελεγχθεί από το ηλεκτρόδιο ελέγχου, γι' αυτό ονομάζεται "πλήρως ελεγχόμενος τύπος". Τα τρανζίστορ εφέ πεδίου ισχύος και τα τρανζίστορ διπλής ισχύος με μόνωση πύλης (IGBT) ανήκουν όλα σε αυτήν την κατηγορία.

6. Σύμφωνα με το τροφοδοτικό DC, μπορεί να χωριστεί σε μετατροπέα πηγής τάσης (VSI) και μετατροπέα πηγής ρεύματος (CSI). Στην πρώτη, η τάση DC είναι σχεδόν σταθερή και η τάση εξόδου είναι ένα εναλλασσόμενο τετραγωνικό κύμα. Στο τελευταίο, το ρεύμα συνεχούς ρεύματος είναι σχεδόν σταθερό και το ρεύμα εξόδου είναι ένα εναλλασσόμενο τετραγωνικό κύμα.

7. Σύμφωνα με τη μέθοδο ελέγχου του μετατροπέα, μπορεί να χωριστεί σε μετατροπέα διαμόρφωσης συχνότητας (PFM) και μετατροπέα διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM).

8. Σύμφωνα με τον τρόπο λειτουργίας του κυκλώματος μεταγωγής μετατροπέα, μπορεί να χωριστεί σε μετατροπέα συντονισμού, μετατροπέα σκληρής μεταγωγής σταθερής συχνότητας και μετατροπέα μαλακής μεταγωγής σταθερής συχνότητας.

9. Σύμφωνα με τη μέθοδο μεταγωγής του μετατροπέα, μπορεί να χωριστεί σε μετατροπέα μεταγωγής φορτίου και μετατροπέα αυτο-μετατροπής.

Παράμετροι απόδοσης:

Υπάρχουν πολλές παράμετροι και τεχνικές συνθήκες που περιγράφουν την απόδοση ενός μετατροπέα. Εδώ δίνουμε μόνο μια σύντομη εξήγηση των τεχνικών παραμέτρων που χρησιμοποιούνται συνήθως κατά την αξιολόγηση των μετατροπέων.

1. Περιβαλλοντικές συνθήκες για τη χρήση του μετατροπέα. Κανονικές συνθήκες χρήσης του μετατροπέα: το υψόμετρο δεν υπερβαίνει τα 1000 μέτρα και η θερμοκρασία του αέρα είναι 0~+40℃.

2. Συνθήκες τροφοδοσίας εισόδου DC, εύρος διακύμανσης τάσης εισόδου DC: ±15% της ονομαστικής τιμής τάσης της μπαταρίας.

3. Η ονομαστική τάση εξόδου, εντός του καθορισμένου επιτρεπόμενου εύρους διακύμανσης της τάσης DC εισόδου, αντιπροσωπεύει την ονομαστική τιμή τάσης που θα πρέπει να μπορεί να εξάγει ο μετατροπέας. Η σταθερή ακρίβεια της τιμής της ονομαστικής τάσης εξόδου έχει γενικά τις ακόλουθες διατάξεις:

(1) Κατά τη λειτουργία σε σταθερή κατάσταση, το εύρος διακύμανσης της τάσης θα πρέπει να είναι περιορισμένο, για παράδειγμα, η απόκλιση δεν πρέπει να υπερβαίνει το ±3% ή ±5% της ονομαστικής τιμής.

(2) Σε δυναμικές καταστάσεις όπου το φορτίο αλλάζει ξαφνικά ή επηρεάζεται από άλλους παράγοντες παρεμβολής, η απόκλιση της τάσης εξόδου δεν πρέπει να υπερβαίνει το ±8% ή ±10% της ονομαστικής τιμής.

4. Ονομαστική συχνότητα εξόδου, η συχνότητα της τάσης εναλλασσόμενου ρεύματος εξόδου του μετατροπέα πρέπει να είναι μια σχετικά σταθερή τιμή, συνήθως η συχνότητα ισχύος των 50Hz. Η απόκλιση πρέπει να είναι εντός ±1% υπό κανονικές συνθήκες εργασίας.

5. Ονομαστικό ρεύμα εξόδου (ή ονομαστική χωρητικότητα εξόδου) υποδεικνύει το ονομαστικό ρεύμα εξόδου του μετατροπέα εντός του καθορισμένου εύρους συντελεστή ισχύος φορτίου. Ορισμένα προϊόντα μετατροπέα παρέχουν ονομαστική ισχύ εξόδου, εκφρασμένη σε VA ή kVA. Η ονομαστική χωρητικότητα του μετατροπέα είναι όταν ο συντελεστής ισχύος εξόδου είναι 1 (δηλαδή αμιγώς ωμικό φορτίο), η ονομαστική τάση εξόδου είναι το γινόμενο του ονομαστικού ρεύματος εξόδου.

6. Ονομαστική απόδοση εξόδου. Η απόδοση του μετατροπέα είναι ο λόγος της ισχύος εξόδου του προς την ισχύ εισόδου υπό καθορισμένες συνθήκες εργασίας, εκφρασμένος σε %. Η απόδοση του μετατροπέα στην ονομαστική χωρητικότητα εξόδου είναι απόδοση πλήρους φορτίου και η απόδοση στο 10% της ονομαστικής χωρητικότητας εξόδου είναι χαμηλή απόδοση φορτίου.

7. Η μέγιστη αρμονική περιεκτικότητα του μετατροπέα. Για έναν μετατροπέα ημιτονοειδούς κύματος, υπό ωμικό φορτίο, η μέγιστη αρμονική περιεκτικότητα της τάσης εξόδου πρέπει να είναι ≤10%.

8. Η χωρητικότητα υπερφόρτωσης του μετατροπέα αναφέρεται στην ικανότητα του μετατροπέα να εξάγει περισσότερο από την ονομαστική τιμή ρεύματος σε σύντομο χρονικό διάστημα υπό καθορισμένες συνθήκες. Η χωρητικότητα υπερφόρτωσης του μετατροπέα πρέπει να πληροί ορισμένες απαιτήσεις βάσει του καθορισμένου συντελεστή ισχύος φορτίου.

9. Η απόδοση του μετατροπέα είναι ο λόγος της ενεργού ισχύος εξόδου του μετατροπέα προς την ενεργή ισχύ εισόδου (ή ισχύ συνεχούς ρεύματος) κάτω από την ονομαστική τάση εξόδου, το ρεύμα εξόδου και τον καθορισμένο συντελεστή ισχύος φορτίου.

10. Ο συντελεστής ισχύος φορτίου αντιπροσωπεύει την ικανότητα του μετατροπέα να μεταφέρει επαγωγικά ή χωρητικά φορτία. Υπό συνθήκες ημιτονοειδούς κύματος, ο συντελεστής ισχύος φορτίου είναι 0,7~0,9 (καθυστέρηση) και η ονομαστική τιμή είναι 0,9.

11. Ασυμμετρία φορτίου. Κάτω από ασύμμετρο φορτίο 10%, η ασυμμετρία της τάσης εξόδου ενός τριφασικού μετατροπέα σταθερής συχνότητας πρέπει να είναι ≤10%.

12. Ανισορροπία τάσης εξόδου. Υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας, η τριφασική ανισορροπία τάσης (αναλογία συνιστώσας αντίστροφης ακολουθίας προς συνιστώσα θετικής ακολουθίας) που εξάγεται από τον μετατροπέα δεν πρέπει να υπερβαίνει μια καθορισμένη τιμή, γενικά εκφρασμένη σε %, όπως 5 % ή 8%.

13. Χαρακτηριστικά εκκίνησης: Υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας, ο μετατροπέας θα πρέπει να μπορεί να εκκινεί κανονικά 5 φορές στη σειρά υπό συνθήκες πλήρους φορτίου και λειτουργίας χωρίς φορτίο.

14. Λειτουργίες προστασίας, ο μετατροπέας πρέπει να ρυθμιστεί: προστασία από βραχυκύκλωμα, προστασία από υπερένταση, προστασία υπερθερμοκρασίας, προστασία από υπέρταση, προστασία υπότασης και προστασία απώλειας φάσης. Μεταξύ αυτών, η προστασία από υπέρταση σημαίνει ότι για μετατροπείς χωρίς μέτρα σταθεροποίησης τάσης, θα πρέπει να υπάρχουν μέτρα προστασίας από υπέρταση εξόδου για την προστασία του αρνητικού ακροδέκτη από ζημιά λόγω υπέρτασης εξόδου. Η προστασία από υπερένταση αναφέρεται στην προστασία από υπερένταση του μετατροπέα, ο οποίος θα πρέπει να είναι σε θέση να διασφαλίζει την έγκαιρη δράση όταν το φορτίο βραχυκυκλώνεται ή το ρεύμα υπερβαίνει την επιτρεπόμενη τιμή για να τον προστατεύει από ζημιά από ρεύμα υπέρτασης.

15. Παρεμβολές και κατά των παρεμβολών, ο μετατροπέας πρέπει να μπορεί να αντέχει ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές στο γενικό περιβάλλον υπό καθορισμένες κανονικές συνθήκες εργασίας. Η απόδοση κατά των παρεμβολών και η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα του μετατροπέα θα πρέπει να συμμορφώνονται με τα σχετικά πρότυπα.

16. Οι μετατροπείς που δεν λειτουργούν, παρακολουθούνται και συντηρούνται συχνά πρέπει να είναι ≤95db. Οι μετατροπείς που λειτουργούν, παρακολουθούνται και συντηρούνται συχνά πρέπει να είναι ≤80db.

17. Οθόνη, ο μετατροπέας θα πρέπει να είναι εξοπλισμένος με απεικόνιση δεδομένων παραμέτρων όπως τάση εξόδου AC, ρεύμα εξόδου και συχνότητα εξόδου, και ένδειξη σήματος της κατάστασης εισόδου ενεργού, ενεργοποιημένης και σφάλματος.

18. Λειτουργία επικοινωνίας. Η λειτουργία απομακρυσμένης επικοινωνίας επιτρέπει στους χρήστες να ελέγχουν την κατάσταση λειτουργίας του μηχανήματος και τα αποθηκευμένα δεδομένα χωρίς να μεταβούν στον ιστότοπο.

19. Η παραμόρφωση κυματομορφής της τάσης εξόδου. Όταν η τάση εξόδου του μετατροπέα είναι ημιτονοειδής, θα πρέπει να καθοριστεί η μέγιστη επιτρεπόμενη παραμόρφωση κυματομορφής (ή αρμονικό περιεχόμενο). Συνήθως εκφράζεται ως η συνολική παραμόρφωση κυματομορφής της τάσης εξόδου, η τιμή της δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5% (το 10% επιτρέπεται για μονοφασική έξοδο).

20. Χαρακτηριστικά εκκίνησης, που χαρακτηρίζουν την ικανότητα εκκίνησης του μετατροπέα με φορτίο και την απόδοσή του κατά τη δυναμική λειτουργία. Ο μετατροπέας πρέπει να εξασφαλίζει αξιόπιστη εκκίνηση υπό ονομαστικό φορτίο.

21. Θόρυβος. Οι μετασχηματιστές, τα επαγωγικά φίλτρα, οι ηλεκτρομαγνητικοί διακόπτες, οι ανεμιστήρες και άλλα εξαρτήματα στον ηλεκτρονικό εξοπλισμό ισχύος παράγουν θόρυβο. Όταν ο μετατροπέας λειτουργεί κανονικά, ο θόρυβος του δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 80 dB και ο θόρυβος ενός μικρού μετατροπέα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 65 dB.

Χαρακτηριστικά μπαταρίας:

Φ/Β μπαταρία

Για την ανάπτυξη ενός συστήματος ηλιακού μετατροπέα, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε πρώτα τα διαφορετικά χαρακτηριστικά των ηλιακών κυψελών (Φ/Β κύτταρα). Τα Rp και Rs είναι παρασιτικές αντιστάσεις, οι οποίες είναι άπειρες και μηδενικές αντίστοιχα υπό ιδανικές συνθήκες.

Η ένταση του φωτός και η θερμοκρασία μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τα χαρακτηριστικά λειτουργίας των Φ/Β στοιχείων. Το ρεύμα είναι ανάλογο με την ένταση του φωτός, αλλά οι αλλαγές στο φως έχουν μικρή επίδραση στην τάση λειτουργίας. Ωστόσο, η τάση λειτουργίας επηρεάζεται από τη θερμοκρασία. Η αύξηση της θερμοκρασίας της μπαταρίας μειώνει την τάση λειτουργίας αλλά έχει μικρή επίδραση στο ρεύμα που παράγεται. Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει τις επιπτώσεις της θερμοκρασίας και του φωτός στις φωτοβολταϊκές μονάδες.

Οι αλλαγές στην ένταση του φωτός έχουν μεγαλύτερο αντίκτυπο στην ισχύ εξόδου της μπαταρίας από τις αλλαγές στη θερμοκρασία. Αυτό ισχύει για όλα τα συνήθως χρησιμοποιούμενα φωτοβολταϊκά υλικά. Μια σημαντική συνέπεια του συνδυασμού αυτών των δύο επιδράσεων είναι ότι η ισχύς μιας φωτοβολταϊκής κυψέλης μειώνεται με τη μείωση της έντασης του φωτός ή/και την αύξηση της θερμοκρασίας.

Σημείο μέγιστης ισχύος (MPP)

Τα ηλιακά κύτταρα μπορούν να λειτουργήσουν σε ένα ευρύ φάσμα τάσεων και ρευμάτων. Το MPP προσδιορίζεται αυξάνοντας συνεχώς το φορτίο αντίστασης στο φωτισμένο κελί από μηδέν (συμβάν βραχυκυκλώματος) σε πολύ υψηλή τιμή (συμβάν ανοιχτού κυκλώματος). Το MPP είναι το σημείο λειτουργίας στο οποίο το V x I φτάνει στη μέγιστη τιμή του και σε αυτήν την ένταση φωτισμού μπορεί να επιτευχθεί η μέγιστη ισχύς. Η ισχύς εξόδου όταν συμβεί ένα συμβάν βραχυκυκλώματος (η τάση φωτοβολταϊκών ισούται με μηδέν) ή ανοιχτό κύκλωμα (το ρεύμα ΦΒ ισούται με μηδέν) είναι μηδέν.

Τα ηλιακά κύτταρα μονοκρυσταλλικού πυριτίου υψηλής ποιότητας παράγουν τάση ανοιχτού κυκλώματος 0,60 βολτ σε θερμοκρασία 25°C. Με πλήρες ηλιακό φως και θερμοκρασία αέρα 25°C, η θερμοκρασία ενός δεδομένου στοιχείου μπορεί να είναι κοντά στους 45°C, γεγονός που θα μειώσει την τάση ανοιχτού κυκλώματος σε περίπου 0,55 V. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η τάση ανοιχτού κυκλώματος συνεχίζει να μειώνεται μέχρι το βραχυκύκλωμα της Φ/Β μονάδας.

Η μέγιστη ισχύς σε θερμοκρασία μπαταρίας 45°C παράγεται συνήθως σε 80% τάση ανοιχτού κυκλώματος και 90% ρεύμα βραχυκυκλώματος. Το ρεύμα βραχυκυκλώματος της μπαταρίας είναι σχεδόν ανάλογο με το φωτισμό και η τάση ανοιχτού κυκλώματος μπορεί να μειωθεί μόνο κατά 10% όταν ο φωτισμός μειωθεί κατά 80%. Οι μπαταρίες χαμηλότερης ποιότητας θα μειώσουν την τάση γρηγορότερα όταν αυξάνεται το ρεύμα, μειώνοντας έτσι τη διαθέσιμη ισχύ. Η παραγωγή μειώθηκε από 70% σε 50%, ή ακόμα και μόνο 25%.

Ο ηλιακός μικρομετατροπέας πρέπει να διασφαλίζει ότι οι φωτοβολταϊκές μονάδες λειτουργούν στο MPP ανά πάσα στιγμή, έτσι ώστε να μπορεί να ληφθεί μέγιστη ενέργεια από τις φωτοβολταϊκές μονάδες. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας έναν βρόχο ελέγχου σημείου μέγιστης ισχύος, επίσης γνωστό ως ανιχνευτής μέγιστης ισχύος (MPPT). Η επίτευξη υψηλής αναλογίας παρακολούθησης MPP προϋποθέτει επίσης ότι ο κυματισμός της τάσης εξόδου των φωτοβολταϊκών είναι αρκετά μικρός, ώστε το ρεύμα των φωτοβολταϊκών να μην αλλάζει πολύ όταν λειτουργεί κοντά στο σημείο μέγιστης ισχύος.

Το εύρος τάσης MPP των φωτοβολταϊκών μονάδων μπορεί συνήθως να οριστεί στην περιοχή από 25V έως 45V, με παραγωγή ισχύος περίπου 250W και τάση ανοιχτού κυκλώματος κάτω από 50V.

Χρήση και συντήρηση:

χρήση

1. Συνδέστε και εγκαταστήστε τον εξοπλισμό αυστηρά σύμφωνα με τις απαιτήσεις των οδηγιών λειτουργίας και συντήρησης του μετατροπέα. Κατά την εγκατάσταση, θα πρέπει να ελέγξετε προσεκτικά: εάν η διάμετρος του σύρματος πληροί τις απαιτήσεις. εάν τα εξαρτήματα και οι ακροδέκτες είναι χαλαρά κατά τη μεταφορά· εάν τα μονωμένα μέρη είναι καλά μονωμένα. εάν η γείωση του συστήματος πληροί τους κανονισμούς.

2. Ο μετατροπέας πρέπει να λειτουργεί και να χρησιμοποιείται αυστηρά σύμφωνα με τις οδηγίες χρήσης και συντήρησης. Ειδικότερα: πριν ανάψετε το μηχάνημα, προσέξτε εάν η τάση εισόδου είναι κανονική. κατά τη λειτουργία, προσέξτε εάν η σειρά ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του μηχανήματος είναι σωστή και εάν οι ενδείξεις κάθε μετρητή και η ενδεικτική λυχνία είναι κανονικές.

3. Οι μετατροπείς έχουν γενικά αυτόματη προστασία για θραύση κυκλώματος, υπερένταση, υπέρταση, υπερθέρμανση και άλλα στοιχεία, οπότε όταν συμβαίνουν αυτά τα φαινόμενα, δεν χρειάζεται να σβήσετε χειροκίνητα. τα σημεία προστασίας της αυτόματης προστασίας ρυθμίζονται γενικά στο εργοστάσιο και δεν χρειάζεται να γίνει ξανά προσαρμογή.

4. Υπάρχει υψηλή τάση στο ερμάριο του μετατροπέα. Γενικά δεν επιτρέπεται στους χειριστές να ανοίγουν την πόρτα του ντουλαπιού και η πόρτα του ντουλαπιού πρέπει να είναι κλειδωμένη σε συνηθισμένες ώρες.

5. Όταν η θερμοκρασία δωματίου υπερβαίνει τους 30°C, πρέπει να λαμβάνονται μέτρα απαγωγής θερμότητας και ψύξης για να αποφευχθεί η αστοχία του εξοπλισμού και να παραταθεί η διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.

Συντήρηση και επιθεώρηση

1. Ελέγχετε τακτικά εάν η καλωδίωση κάθε τμήματος του μετατροπέα είναι σταθερή και εάν υπάρχει χαλαρότητα. Ειδικότερα, ο ανεμιστήρας, η μονάδα ισχύος, ο ακροδέκτης εισόδου, ο ακροδέκτης εξόδου και η γείωση πρέπει να ελέγχονται προσεκτικά.

2. Μόλις σβήσει ο συναγερμός, δεν επιτρέπεται να ενεργοποιηθεί αμέσως. Η αιτία πρέπει να εντοπιστεί και να επιδιορθωθεί πριν από την εκκίνηση. Η επιθεώρηση πρέπει να πραγματοποιείται αυστηρά σύμφωνα με τα βήματα που καθορίζονται στο εγχειρίδιο συντήρησης του μετατροπέα.

3. Οι χειριστές πρέπει να λαμβάνουν ειδική εκπαίδευση και να είναι σε θέση να προσδιορίζουν τα αίτια των γενικών βλαβών και να τα εξαλείφουν, όπως η επιδέξια αντικατάσταση ασφαλειών, εξαρτημάτων και πλακών κυκλωμάτων που έχουν υποστεί ζημιά. Το μη εκπαιδευμένο προσωπικό δεν επιτρέπεται να χειρίζεται τον εξοπλισμό.

4. Εάν συμβεί ένα ατύχημα που είναι δύσκολο να εξαλειφθεί ή η αιτία του ατυχήματος είναι ασαφής, θα πρέπει να τηρούνται λεπτομερή αρχεία του ατυχήματος και να ειδοποιείται εγκαίρως ο κατασκευαστής του μετατροπέα για επίλυση.