Entsüklopeedia sissejuhatus päikeseenergia inverteritesse

Inverter , tuntud ka kui võimsusregulaator ja võimsusregulaator, on fotogalvaanilise süsteemi oluline osa. Fotogalvaanilise inverteri põhiülesanne on muundada päikesepaneelide poolt toodetud alalisvool kodumasinate poolt kasutatavaks vahelduvvooluks. Kogu päikesepaneelide toodetud elekter peab olema inverteri poolt töödeldud, enne kui seda saab välismaailmale väljastada. [1] Täissildahela kaudu kasutatakse SPWM-protsessorit üldiselt moduleerimiseks, filtreerimiseks, pinge tõstmiseks jne, et saada siinuskujulist vahelduvvoolu, mis vastab süsteemi lõppkasutajate jaoks valgustuse koormussagedusele, nimipingele jne. Inverteriga saab alalisvoolu akut kasutada seadmete vahelduvvoolu andmiseks.

Sissejuhatus:

Päikese vahelduvvoolutootmissüsteem koosneb päikesepaneelidest, laadimiskontrollerist, inverterist ja akust; päikeseenergia alalisvoolutootmissüsteem ei sisalda inverterit. Vahelduvvoolu alalisvooluks muutmise protsessi nimetatakse alaldamiseks, alaldusfunktsiooni lõpetavat vooluringi nimetatakse alaldi vooluringiks ja seadet, mis alaldusprotsessi rakendab, nimetatakse alaldiseadmeks või alaldiks. Vastavalt sellele nimetatakse alalisvoolu vahelduvvooluks muundamise protsessi inverteriks, inverteri funktsiooni lõpetavat vooluringi nimetatakse inverteri vooluringiks ja seadet, mis inverteri protsessi rakendab, nimetatakse inverterseadmeks või inverteriks.

Inverterseadme südamik on inverteri lülitusahel, mida nimetatakse inverteri vooluringiks. See ahel lõpetab inverteri funktsiooni, lülitades sisse ja välja toiteelektroonilise lüliti. Jõuelektrooniliste lülitusseadmete lülitamine nõuab teatud impulsse ja neid impulsse saab reguleerida pingesignaali muutmisega. Ahelat, mis genereerib ja reguleerib impulsse, nimetatakse sageli juhtimisahelaks või juhtimisahelaks. Inverterseadme põhistruktuur sisaldab lisaks ülalmainitud inverteri vooluringile ja juhtahelale kaitselülitust, väljundahelat, sisendahelat, väljundahelat jne.

Funktsioonid:

Hoonete mitmekesisuse tõttu toob see paratamatult kaasa päikesepaneelide paigalduste mitmekesisuse. Päikeseenergia muundamise efektiivsuse maksimeerimiseks, võttes samas arvesse hoone ilusat välimust, on vaja meie inverterite mitmekesistada, et saavutada parim päikeseenergia viis. Teisenda.

Tsentraliseeritud inversioon

Tsentraliseeritud inverterit kasutatakse tavaliselt suurte fotogalvaaniliste elektrijaamade (>10 kW) süsteemides. Paljud paralleelsed fotogalvaanilised stringid on ühendatud sama tsentraliseeritud inverteri alalisvoolu sisendiga. Üldiselt kasutatakse suure võimsuse jaoks kolmefaasilisi IGBT toitemooduleid. Väiksemad kasutavad väljatransistore ja DSP konversioonikontrollereid, et parandada genereeritava võimsuse kvaliteeti nii, et see oleks siinuslaine voolule väga lähedal. Suurim omadus on süsteemi suur võimsus ja madal hind. Kogu fotogalvaanilise süsteemi tõhusust ja elektritootmisvõimsust mõjutavad aga fotogalvaaniliste stringide sobitamine ja osaline varjutus. Samal ajal mõjutab kogu fotogalvaanilise süsteemi elektritootmise töökindlust teatud fotogalvaaniliste seadmete rühma halb tööseisund. Viimasteks uurimissuundadeks on ruumivektori modulatsiooni juhtimise kasutamine ja uute inverteri topoloogiaühenduste väljatöötamine, et saavutada kõrge efektiivsus osalise koormuse tingimustes. SolarMaxi tsentraliseeritud inverterile saab iga fotogalvaanilise purjepaneelide jada jälgimiseks kinnitada fotogalvaanilise massiivi liidesekasti. Kui üks stringidest ei tööta korralikult, edastatakse teave kaugjuhtimispuldi ja selle stringi saab kaugjuhtimispuldi abil peatada, nii et ühe fotogalvaanilise stringi rike ei vähenda ega mõjuta töö- ja energiaväljundit. kogu fotogalvaanilisest süsteemist.

Stringi inverter

Stringinverteritest on saanud rahvusvahelisel turul kõige populaarsemad inverterid. Stringinverter põhineb modulaarsel kontseptsioonil. Iga fotogalvaaniline string (1kW–5kW) läbib inverterit, jälgib maksimaalset võimsust alalisvoolu otsas ja on vahelduvvoolu otsas paralleelselt ühendatud võrguga. Paljud suured fotogalvaanilised elektrijaamad kasutavad stringinvertereid. Eeliseks on see, et seda ei mõjuta moodulite erinevused ja varjud stringide vahel ning samal ajal vähendab fotogalvaaniliste moodulite optimaalset tööpunkti.

Mittesobivus inverteriga, suurendades seeläbi energia tootmist. Need tehnilised eelised mitte ainult ei vähenda süsteemi kulusid, vaid suurendavad ka süsteemi töökindlust. Samal ajal tuuakse stringide vahele mõiste "ülem-alluv", nii et kui süsteemis oleva üksiku stringi võimsus ei suuda üht inverterit tööle panna, saab ühendada mitu fotogalvaaniliste stringide rühma, et võimaldada ühte või mitu neist tööle. , tootes seeläbi rohkem elektrienergiat. Uusim kontseptsioon on see, et mitmed inverterid moodustavad üksteisega "meeskonna", et asendada "ülem-alluv" kontseptsioon, muutes süsteemi töökindlamaks.

Mitme stringi inverter

Mitme stringiga inverter kasutab tsentraliseeritud inverteri ja stringinverteri eeliseid, väldib nende puudusi ja seda saab rakendada mitme kilovattiga fotogalvaanilistele elektrijaamadele. Mitmest stringist koosnev muundur sisaldab erinevaid individuaalseid võimsuse tipptaseme jälgimise ja alalis-alalisvoolu muundureid. Alalisvool muundatakse vahelduvvooluks ühise alalisvoolu vahelduvvoolu muunduri kaudu ja ühendatakse võrku. Fotogalvaaniliste stringide erinevad reitingud (nt erinev nimivõimsus, erinev moodulite arv stringi kohta, erinevad moodulite tootjad jne), fotogalvaaniliste moodulite erinevad suurused või tehnoloogiad, stringide erinevad orientatsioonid (nt : ida, lõuna ja lääne) , erineva kaldenurga või varjundiga, saab ühendada ühise inverteriga, kusjuures iga string töötab oma vastaval maksimaalsel võimsusel. Samal ajal väheneb alalisvoolukaabli pikkus, minimeerides stringide vahelist varjuefekti ja stringidevahelistest erinevustest tingitud kadu.

Komponentinverter

Moodulinverter ühendab iga fotogalvaanilise mooduli inverteriga ja igal moodulil on sõltumatu maksimaalse võimsuse tipptaseme jälgimine, et moodul ja inverter paremini koostööd teeksid. Tavaliselt kasutatakse 50 W kuni 400 W fotogalvaanilistes elektrijaamades, kogutõhusus on madalam kui stringinverteritel. Kuna need on vahelduvvoolu poolelt paralleelselt ühendatud, muudab see vahelduvvoolu poole juhtmestiku keerukamaks ja muudab hoolduse keeruliseks. Teine asi, mis vajab lahendamist, on see, kuidas tõhusamalt võrku ühendada. Lihtne viis on ühendada võrku otse läbi tavaliste vahelduvvoolu pistikupesade, mis võib vähendada kulusid ja seadmete paigaldamist, kuid sageli ei pruugi elektrivõrgu ohutusstandardid erinevates kohtades seda lubada. Seejuures võib elektriettevõte esitada vastuväite generaatorseadme otsesele ühendamisele tavalise majapidamises kasutatava pistikupesaga. Teine ohutusega seotud tegur on see, kas isolatsioonitrafo (kõrg- või madalsagedus) on vajalik või on lubatud kasutada trafodeta inverterit. Seda inverterit kasutatakse kõige laialdasemalt klaaskardina seintes.

Päikeseenergia inverteri efektiivsus

Päikeseinverterite efektiivsus viitab päikeseinverterite (fotogalvaaniliste inverterite) kasvavale turule, mis on tingitud nõudlusest taastuvenergia järele. Ja need inverterid nõuavad äärmiselt kõrget efektiivsust ja töökindlust. Uuritakse nendes inverterites kasutatavaid toiteahelaid ning soovitatakse parimaid valikuid lülitus- ja alaldiseadmete jaoks. Fotogalvaanilise inverteri üldine struktuur on näidatud joonisel 1. Valikus on kolm erinevat inverterit. Päikesevalgus paistab järjestikku ühendatud päikesemoodulitele ja iga moodul sisaldab komplekti järjestikku ühendatud päikesepatareiseadmeid. Päikesemoodulite tekitatav alalisvoolu (DC) pinge on suurusjärgus mitusada volti, olenevalt mooduli massiivi valgustingimustest, elementide temperatuurist ja järjestikku ühendatud moodulite arvust.

Seda tüüpi inverteri esmane ülesanne on muundada sisend alalispinge stabiilseks väärtuseks. Seda funktsiooni rakendatakse võimendusmuunduri kaudu ja see nõuab võimenduslülitit ja võimendusdioodi. Esimeses arhitektuuris järgneb võimendusastmele isoleeritud täissildmuundur. Täissildtrafo eesmärk on tagada isolatsioon. Väljundi teist täissildmuundurit kasutatakse esimese astme täissildmuunduri alalisvoolu muundamiseks vahelduvvoolu (AC) pingeks. Selle väljund filtreeritakse enne vahelduvvooluvõrguga ühendamist täiendava kahekontaktilise relee lüliti kaudu, et tagada tõrke korral ohutu isolatsioon ja öösel toitevõrgust eraldamine. Teine struktuur on isoleerimata skeem. Nende hulgas genereerib vahelduvpinge otse võimendusastme alalispinge väljund. Kolmas struktuur kasutab uuenduslikku toitelülitite ja toitedioodide topoloogiat, et integreerida võimenduse ja vahelduvvoolu genereerimise osade funktsioonid spetsiaalsesse topoloogiasse, muutes inverteri võimalikult tõhusaks hoolimata päikesepaneeli väga madalast muundamise efektiivsusest. Ligi 100%, kuid väga oluline.Saksamaal toodab lõunapoolsele katusele paigaldatud 3kW seeriamoodul eeldatavasti 2550 kWh aastas. Kui inverteri kasutegur tõsta 95%-lt 96%-le, saab igal aastal toota lisaks 25kWh elektrit. Täiendavate päikesemoodulite kasutamise maksumus selle 25 kWh genereerimiseks võrdub inverteri lisamisega. Kuna efektiivsuse suurendamine 95%-lt 96%-le ei kahekordista inverteri maksumust, on tõhusamasse inverterisse investeerimine vältimatu valik. Uute disainilahenduste puhul on inverteri efektiivsuse suurendamine kõige kulutõhusamal viisil peamine projekteerimise kriteerium. Inverteri töökindluse ja maksumuse osas on need kaks muud disainikriteeriumi. Suurem efektiivsus vähendab temperatuurikõikumisi koormustsükli jooksul, parandades seeläbi töökindlust, seega on need juhised tegelikult seotud. Moodulite kasutamine suurendab ka töökindlust.

Võimendi lüliti ja diood

Kõik näidatud topoloogiad nõuavad kiireid toitelüliteid. Võimendusaste ja täissilla teisendusaste nõuavad kiireid lülitusdioode. Lisaks on nende topoloogiate puhul kasulikud ka madala sagedusega (100 Hz) lülitamiseks optimeeritud lülitid. Mis tahes ränitehnoloogia puhul on kiireks ümberlülitamiseks optimeeritud lülititel suuremad juhtivuskadud kui madala sagedusega lülitusrakenduste jaoks optimeeritud lülititel.

Võimendusaste on üldiselt konstrueeritud pideva voolurežiimi muundurina. Olenevalt inverteris kasutatava massiivi päikesemoodulite arvust saate valida, kas kasutada 600V või 1200V seadmeid. Toitelülitite jaoks on kaks valikut MOSFET-id ja IGBT-id. Üldiselt võivad MOSFET-id töötada kõrgematel lülitussagedustel kui IGBT-d. Lisaks tuleb alati arvestada keredioodi mõjuga: võimendusastme puhul pole see probleem, kuna kehadiood ei juhi normaalses töörežiimis. MOSFET-i juhtivuskadusid saab arvutada sisselülitatud takistuse RDS(ON) põhjal, mis on võrdeline antud MOSFET-perekonna efektiivse stantsipinnaga. Kui nimipinge muutub 600 V-lt 1200 V-le, suurenevad MOSFET-i juhtivuskaod oluliselt. Seega, isegi kui nimi RDS(ON) on samaväärne, pole 1200 V MOSFET saadaval või hind on liiga kõrge.

600 V pingega võimenduslülitite jaoks saab kasutada supersiirde MOSFET-e. Kõrgsageduslike ümberlülitusrakenduste jaoks on sellel tehnoloogial parimad juhtivuskadud. MOSFETid RDS(ON) väärtustega alla 100 millioomi TO-220 pakettides ja MOSFETid RDS(ON) väärtustega alla 50 millioomi TO-247 pakettides. Päikeseenergia inverterite jaoks, mis vajavad 1200 V toitelülitust, on IGBT sobiv valik. Täiustatud IGBT-tehnoloogiad, nagu NPT Trench ja NPT Field Stop, on optimeeritud juhtivuskadude vähendamiseks, kuid suuremate lülituskadude arvelt, mis muudab need vähem sobivaks kõrgetel sagedustel kasutatavate võimendusrakenduste jaoks.

Vana NPT tasapinnalise tehnoloogia baasil töötati välja seade FGL40N120AND, mis suudab tõsta kõrge lülitussagedusega võimendusahela efektiivsust. Selle EOFF on 43uJ/A. Võrreldes arenenumate tehnoloogiliste seadmetega on EOFF 80uJ/A, kuid see tuleb hankida. Selline jõudlus on väga raske. Seadme FGL40N120AND puuduseks on see, et küllastuspinge langus VCE(SAT) (3,0 V vs. 2,1 V temperatuuril 125 °C) on kõrge, kuid selle madalad lülituskaod kõrgetel võimenduslülitussagedustel korvavad selle rohkem kui kompenseerivad. Seadmesse on integreeritud ka anti-paralleeldiood. Tavalise võimenduse korral see diood ei juhi. Siiski on käivitamise või siirdetingimuste ajal võimalik, et võimendusahel lülitub aktiivsesse režiimi, mille puhul antiparalleeldiood juhib. Kuna IGBT-l endal sisemist korpuse dioodi ei ole, on see koospakendatud diood vajalik usaldusväärse töö tagamiseks. Võimendusdioodide jaoks on vaja kiire taastumisega dioode, nagu Stealth™ või süsinikdioodid. Süsinik-räni dioodidel on väga madal päripinge ja kaod. Võimendusdioodi valimisel tuleb arvestada tagasivoolu (või süsinik-räni dioodi ühendusmahtuvuse) mõju võimenduslülitile, kuna see toob kaasa lisakadusid. Siin võib äsja turule tulnud Stealth II diood FFP08S60S pakkuda suuremat jõudlust. Kui VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us ja korpuse temperatuur on 100ºC, on arvutatud lülituskadu väiksem kui FFP08S60S parameeter 205mJ. Stealth-dioodi ISL9R860P2 kasutades ulatub see väärtus 225 mJ-ni. Seetõttu parandab see ka inverteri efektiivsust kõrgetel lülitussagedustel.

Sildlülitid ja dioodid

Pärast MOSFET-i täissildfiltreerimist genereerib väljundsild 50 Hz siinuspinge ja voolusignaali. Levinud teostus on standardse täissildarhitektuuri kasutamine (joonis 2). Joonisel, kui ülemises vasakus ja alumises parempoolses lülitid on sisse lülitatud, laaditakse vasaku ja parema klemmi vahele positiivne pinge; kui ülemises paremas ja alumises vasakpoolses lülitid on sisse lülitatud, laaditakse vasaku ja parema klemmi vahele negatiivne pinge. Selle rakenduse puhul on teatud aja jooksul sisse lülitatud ainult üks lüliti. Ühe lüliti saab lülitada PWM kõrgsagedusele ja teise madalsagedusele 50Hz. Kuna alglaadimisahel tugineb madala kvaliteediga seadmete muundamisele, lülitatakse madala kvaliteediga seadmed PWM kõrgsagedusele, kõrgekvaliteedilised seadmed aga 50 Hz madalale sagedusele. See rakendus kasutab 600 V toitelülitit, seega sobib 600 V supersiirdeline MOSFET selle kiire lülitusseadme jaoks väga hästi. Kuna need lülitusseadmed taluvad teiste seadmete täielikku tagurpidivoolu, kui lüliti on sisse lülitatud, on kiire taastamise supersiirdeseadmed, nagu 600 V FCH47N60F, ideaalsed valikud. Selle RDS(ON) on 73 millioomi ja selle juhtivuskadu on teiste sarnaste kiirtaasteseadmetega võrreldes väga väike. Kui see seade teisendab sagedusel 50 Hz, pole kiire taastamise funktsiooni vaja kasutada. Nendel seadmetel on suurepärased dv/dt ja di/dt karakteristikud, mis parandab süsteemi töökindlust võrreldes tavaliste superliite MOSFETidega.

Teine võimalus, mida tasub uurida, on seadme FGH30N60LSD kasutamine. See on 30A/600V IGBT, mille küllastuspinge VCE(SAT) on vaid 1,1V. Selle väljalülituskadu EOFF on väga suur, ulatudes 10 mJ-ni, seega sobib see ainult madala sagedusega teisendamiseks. 50-millioomilise MOSFET-i sisselülitatud takistuse RDS(ON) on töötemperatuuril 100-millioomi. Seetõttu on sellel 11A juures sama VDS kui IGBT VCE(SAT). Kuna see IGBT põhineb vanemal rikketehnoloogial, ei muutu VCE(SAT) temperatuuriga palju. See IGBT vähendab seega üldkadusid väljundsillas, suurendades seeläbi inverteri üldist efektiivsust. Kasulik on ka asjaolu, et FGH30N60LSD IGBT lülitub iga poole tsükli järel ühelt võimsuse muundamise tehnoloogialt teisele spetsiaalsele topoloogiale. IGBT-sid kasutatakse siin topoloogiliste lülititena. Kiiremaks ümberlülitamiseks kasutatakse tavapäraseid ja kiire taastumise superliiteseadmeid. 1200 V spetsiaalne topoloogia ja täissildstruktuuri jaoks on eelmainitud FGL40N120AND lüliti, mis sobib väga hästi uute kõrgsageduslike päikeseinverterite jaoks. Kui spetsiaalsed tehnoloogiad nõuavad dioode, on Stealth II, Hyperfast™ II dioodid ja süsinik-räni dioodid suurepärased lahendused.

funktsioon:

Inverter ei täida mitte ainult alalisvoolu vahelduvvooluks muundamise funktsiooni, vaid sellel on ka päikesepatareide jõudluse maksimeerimise ja süsteemi tõrkekaitse funktsiooni funktsioon. Kokkuvõttes on olemas automaatsed töö- ja väljalülitusfunktsioonid, maksimaalse võimsuse jälgimise juhtfunktsioon, sõltumatu töö vältimise funktsioon (võrguga ühendatud süsteemide jaoks), automaatne pinge reguleerimise funktsioon (võrguga ühendatud süsteemide jaoks), alalisvoolu tuvastamise funktsioon (võrguga ühendatud süsteemide jaoks). ) ja alalisvoolu maanduse tuvastamine. Funktsioon (võrguga ühendatud süsteemide jaoks). Siin on lühike sissejuhatus automaatse käivitamise ja väljalülitamise funktsioonide ning maksimaalse võimsuse jälgimise juhtimisfunktsiooni kohta.

Automaatne töö- ja väljalülitusfunktsioon: Pärast hommikust päikesetõusu suureneb päikesekiirguse intensiivsus järk-järgult, samuti suureneb päikesepatarei võimsus. Kui muunduri tööks vajalik väljundvõimsus on saavutatud, hakkab muundur automaatselt tööle. Pärast tööle asumist jälgib inverter kogu aeg päikesepatarei moodulite väljundit. Kuni päikesepatarei moodulite väljundvõimsus on suurem kui inverteri ülesandeks vajalik väljundvõimsus, jätkab inverter tööd; see peatub kuni päikeseloojanguni, isegi kui Inverter võib töötada ka vihmastel päevadel. Kui päikesemooduli väljund väheneb ja inverteri väljund läheneb nullile, lülitub inverter ooterežiimi.

Maksimaalse võimsuse jälgimise juhtfunktsioon: päikesepatarei mooduli väljund muutub vastavalt päikesekiirguse intensiivsusele ja päikesepatarei mooduli enda temperatuurile (kiibi temperatuur). Lisaks, kuna päikesepatarei moodulitel on omadus, et voolu suurenedes pinge väheneb, on olemas optimaalne tööpunkt, mis suudab saavutada maksimaalse võimsuse. Päikesekiirguse intensiivsus muutub ja ilmselgelt muutub ka optimaalne tööpunkt. Nende muudatustega seoses hoitakse päikesepatarei mooduli tööpunkt alati maksimaalsel võimsuspunktil ning süsteem saab alati maksimaalse väljundvõimsuse päikesepatarei moodulilt. Selline juhtimine on maksimaalse võimsuse jälgimise juhtimine. Päikeseenergia tootmissüsteemides kasutatavate inverterite suurim omadus on see, et need sisaldavad maksimaalse võimsuspunkti jälgimise (MPPT) funktsiooni.

tüüp

Rakenduse ulatuse klassifikatsioon

(1) Tavaline inverter

DC 12V või 24V sisend, AC 220V, 50Hz väljund, võimsus 75W kuni 5000W, mõnel mudelil on vahelduv- ja alalisvoolu muundamine ehk UPS funktsioon.

(2) Inverter/laadija kõik-ühes masin

Seda tüüpi inverterites saavad kasutajad vahelduvvoolu koormuse toiteks kasutada erinevaid toiteallikaid: vahelduvvoolu korral kasutatakse vahelduvvoolu koormuse toiteks inverteri kaudu või aku laadimiseks; kui vahelduvvoolutoidet pole, kasutatakse vahelduvvoolu toiteks akut. . Seda saab kasutada koos erinevate toiteallikatega: akud, generaatorid, päikesepaneelid ja tuuleturbiinid.

(3) Posti- ja telekommunikatsiooni spetsiaalne inverter

Pakkuge kvaliteetseid 48 V invertereid posti- ja telekommunikatsiooniteenuste jaoks. Tooted on hea kvaliteediga, suure töökindlusega, modulaarsed (moodul on 1KW) inverterid ning neil on N+1 koondamisfunktsioon ja neid saab laiendada (võimsus 2KW-lt 20KW-ni). ).

(4) Lennunduse ja sõjaväe spetsiaalne inverter

Seda tüüpi muunduril on 28 V alalisvoolu sisend ja see võib pakkuda järgmisi vahelduvvoolu väljundeid: 26 Vac, 115 Vac, 230 V. Selle väljundsagedus võib olla: 50Hz, 60Hz ja 400Hz ning väljundvõimsus jääb vahemikku 30VA kuni 3500VA. Samuti on lennundusele pühendatud alalis-alalisvoolu muundurid ja sagedusmuundurid.

Väljundlainekuju klassifikatsioon

(1) Ruutlaine muundur

Ruutlaine muunduri väljund vahelduvpinge lainekuju on ruutlaine. Seda tüüpi inverterite kasutatavad inverteriahelad ei ole täpselt samad, kuid ühine omadus on see, et vooluahel on suhteliselt lihtne ja kasutatavate toitelüliti torude arv on väike. Projekteeritud võimsus jääb üldiselt sajast vati ja ühe kilovati vahele. Ruutlaine muunduri eelised on: lihtne vooluring, odav hind ja lihtne hooldus. Puuduseks on see, et ruutlaine pinge sisaldab suurt hulka kõrge järgu harmoonilisi, mis tekitavad raudsüdamikuga induktiivpooli või trafoga koormusseadmetes lisakadusid, põhjustades häireid raadiotes ja mõningates sideseadmetes. Lisaks on seda tüüpi inverteritel puudusi, nagu ebapiisav pinge reguleerimise vahemik, puudulik kaitsefunktsioon ja suhteliselt kõrge müra.

(2) Sammlaine inverter

Seda tüüpi inverteri vahelduvpinge lainekuju väljund on astmeline. Inverteril on astmelaine väljundi realiseerimiseks palju erinevaid ridu ja sammude arv väljundlainekujus on väga erinev. Sammlaine inverteri eeliseks on see, et väljundlainekuju on võrreldes ruutlainega oluliselt paranenud ja kõrget järku harmooniliste sisaldus väheneb. Kui sammud ulatuvad üle 17, võib väljundlainekuju saavutada kvaasisinusoidse laine. Kui kasutatakse trafodeta väljundit, on üldine efektiivsus väga kõrge. Puuduseks on see, et redelilaine superpositsiooniahel kasutab palju toitelüliti torusid ja mõned vooluahela vormid nõuavad mitut alalisvoolu sisendite komplekti. See tekitab probleeme päikesepatareide massiivide rühmitamise ja juhtmestikuga ning akude tasakaalustatud laadimisega. Lisaks on trepi lainepingel endiselt mõningaid kõrgsageduslikke häireid raadiotele ja mõnele sideseadmele.

Siinuslaine inverter

Siinuslaine muunduri poolt väljastatav vahelduvpinge lainekuju on siinuslaine. Siinuslaine inverteri eelised on hea väljundlainekuju, väga madalad moonutused, vähe häireid raadiotele ja seadmetele ning madal müratase. Lisaks on sellel täielikud kaitsefunktsioonid ja kõrge üldine tõhusus. Puudused on järgmised: ahel on suhteliselt keeruline, nõuab kõrget hooldustehnoloogiat ja on kallis.

Ülaltoodud kolme tüüpi inverterite klassifikatsioon on abiks fotogalvaaniliste süsteemide ja tuuleenergiasüsteemide projekteerijatele ja kasutajatele inverterite tuvastamisel ja valimisel. Tegelikult on sama lainekujuga inverteritel endiselt suured erinevused vooluahela põhimõtetes, kasutatavates seadmetes, juhtimismeetodites jne.

Muud klassifitseerimismeetodid

1. Vastavalt väljundi vahelduvvoolu sagedusele võib selle jagada võimsuse sagedusmuunduriks, keskmise sagedusega inverteriks ja kõrgsagedusmuunduriks. Võimsuse sagedusmuunduri sagedus on 50 kuni 60 Hz; kesksagedusmuunduri sagedus on üldiselt 400 Hz kuni üle kümne kHz; kõrgsagedusmuunduri sagedus on üldiselt üle kümne kHz kuni MHz.

2. Inverteri väljundfaaside arvu järgi saab selle jagada ühefaasiliseks, kolmefaasiliseks ja mitmefaasiliseks muunduriks.

3. Vastavalt inverteri väljundvõimsuse sihtkohale võib selle jagada aktiivseks inverteriks ja passiivseks inverteriks. Iga inverterit, mis edastab inverteri elektrienergia tööstuslikku elektrivõrku, nimetatakse aktiivseks inverteriks; Passiivseks inverteriks nimetatakse iga inverterit, mis edastab inverteri poolt väljastatud elektrienergia mingile elektrilisele koormusele. seade.

4. Inverteri põhiahela vormi järgi võib selle jagada ühe otsaga inverteriks, tõuke-tõmbeinverteriks, poolsilla-inverteriks ja täissild-inverteriks.

5. Inverteri peamise lülitusseadme tüübi järgi võib selle jagada türistori inverteriks, transistorinverteriks, väljaefekti muunduriks ja isoleeritud väravaga bipolaarse transistori (IGBT) inverteriks. Selle võib jagada kahte kategooriasse: "pooljuhitav" inverter ja "täielikult juhitav" inverter. Esimesel ei ole võimalust ise välja lülituda ja komponent kaotab pärast sisselülitamist oma juhtimisfunktsiooni, mistõttu seda nimetatakse "pooljuhitavaks" ja tavalised türistorid kuuluvad sellesse kategooriasse; viimasel on võimalus ise välja lülituda, see tähendab, et seadet pole. Sisse- ja väljalülitamist saab juhtida juhtelektroodiga, seega nimetatakse seda "täielikult juhitavaks tüübiks". Sellesse kategooriasse kuuluvad jõuväljatransistorid ja isoleeritud kahevõimsusega transistorid (IGBT).

6. Vastavalt alalisvoolu toiteallikale saab selle jagada pingeallika inverteriks (VSI) ja vooluallika inverteriks (CSI). Esimesel juhul on alalispinge peaaegu konstantne ja väljundpinge on vahelduv ruutlaine; viimases on alalisvool peaaegu konstantne ja väljundvool on vahelduv ruutlaine.

7. Vastavalt inverteri juhtimismeetodile saab selle jagada sagedusmodulatsiooni (PFM) inverteriks ja impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) inverteriks.

8. Vastavalt inverteri lülitusahela töörežiimile võib selle jagada resonantsmuunduriks, fikseeritud sagedusega kõvalülitusinverteriks ja fikseeritud sagedusega pehme lülitusinverteriks.

9. Inverteri kommutatsioonimeetodi järgi võib selle jagada koormuskommuteeritavaks inverteriks ja isekommuteeritavaks inverteriks.

Jõudlusparameetrid:

Inverteri jõudlust kirjeldavad paljud parameetrid ja tehnilised tingimused. Siin anname vaid põgusa selgituse inverterite hindamisel tavaliselt kasutatavate tehniliste parameetrite kohta.

1. Inverteri kasutamise keskkonnatingimused. Inverteri tavalised kasutustingimused: kõrgus ei ületa 1000 m ja õhutemperatuur on 0 ~ + 40 ℃.

2. Alalisvoolu sisendtoite tingimused, sisend alalispinge kõikumise vahemik: ±15% akuploki nimipinge väärtusest.

3. Nimiväljundpinge, sisend-alalispinge lubatud kõikumise vahemikus, tähistab nimipinge väärtust, mida inverter peaks suutma väljastada. Väljundi nimipinge väärtuse stabiilsel täpsusel on üldiselt järgmised sätted:

(1) Statsionaarse töö ajal peaks pinge kõikumise vahemik olema piiratud, näiteks ei tohiks selle hälve ületada ±3% või ±5% nimiväärtusest.

(2) Dünaamilistes olukordades, kus koormus muutub järsult või on mõjutatud muudest häireteguritest, ei tohiks väljundpinge hälve ületada ±8% või ±10% nimiväärtusest.

4. Nimiväljundsagedus, inverteri väljundi vahelduvpinge sagedus peaks olema suhteliselt stabiilne, tavaliselt võimsuse sagedus 50 Hz. Normaalsetes töötingimustes peaks kõrvalekalle jääma ±1% piiresse.

5. Nimiväljundvool (või nimiväljundvõimsus) näitab muunduri nimiväljundvoolu määratud koormusvõimsusteguri vahemikus. Mõned inverteritooted annavad nimiväljundvõimsust, väljendatuna VA või kVA. Inverteri nimivõimsus on siis, kui väljundvõimsustegur on 1 (st puhtalt takistuslik koormus), on nimiväljundpinge nimiväljundvoolu korrutis.

6. Nimiväljundi efektiivsus. Inverteri kasutegur on selle väljundvõimsuse ja sisendvõimsuse suhe kindlaksmääratud töötingimustes, väljendatuna protsentides. Inverteri kasutegur nimiväljundvõimsusel on täiskoormuse kasutegur ja 10% nimivõimsuse kasutegur on madal koormuse efektiivsus.

7. Inverteri maksimaalne harmooniline sisaldus. Siinuslaine inverteri puhul peaks takistusliku koormuse korral väljundpinge maksimaalne harmooniline sisaldus olema ≤10%.

8. Inverteri ülekoormusvõime viitab muunduri võimele anda kindlaksmääratud tingimustel lühikese aja jooksul rohkem kui nimivoolu väärtus. Inverteri ülekoormusvõime peaks vastama teatud nõuetele kindlaksmääratud koormuse võimsusteguri juures.

9. Inverteri kasutegur on inverteri väljundaktiivvõimsuse ja sisendi aktiivvõimsuse (või alalisvoolu) suhe nimiväljundpinge, väljundvoolu ja määratud koormuse võimsusteguri all.

10. Koormuse võimsustegur näitab inverteri võimet kanda induktiivseid või mahtuvuslikke koormusi. Siinuslaine tingimustes on koormuse võimsustegur 0,7–0,9 (lag) ja nimiväärtus on 0,9.

11. Koormuse asümmeetria. 10% asümmeetrilise koormuse korral peaks fikseeritud sagedusega kolmefaasilise inverteri väljundpinge asümmeetria olema ≤10%.

12. Väljundpinge tasakaalustamatus. Tavalistes töötingimustes ei tohiks inverteri väljundis saadav kolmefaasiline pinge tasakaalustamatus (pöördjada komponendi ja positiivse järjestuse komponendi suhe) ületada määratud väärtust, mis on üldiselt väljendatud protsentides, näiteks 5% või 8%.

13. Käivitusomadused: Tavalistes töötingimustes peaks inverter suutma normaalselt käivituda 5 korda järjest täiskoormusel ja koormuseta töötingimustes.

14. Kaitsefunktsioonid, inverter tuleks seadistada: lühisekaitse, ülevoolukaitse, ületemperatuuri kaitse, ülepingekaitse, alapingekaitse ja faasikao kaitse. Nende hulgas tähendab ülepingekaitse seda, et pinge stabiliseerimismeetmeteta inverterite jaoks peaksid olema väljundi ülepingekaitsemeetmed, et kaitsta negatiivset klemmi väljundi ülepingest põhjustatud kahjustuste eest. Ülevoolukaitse viitab inverteri ülevoolukaitsele, mis peaks suutma tagada õigeaegse tegutsemise koormuse lühise või voolutugevuse ületamise korral, et kaitsta seda liigvoolu kahjustuste eest.

15. Häired ja anti-interference, inverter peaks suutma taluda elektromagnetilisi häireid üldises keskkonnas kindlaksmääratud normaalsetes töötingimustes. Inverteri häiretevastane jõudlus ja elektromagnetiline ühilduvus peaksid vastama asjakohastele standarditele.

16. Inverterid, mida sageli ei kasutata, ei jälgita ega hooldata, peaksid olema ≤95 db; inverterid, mida sageli kasutatakse, jälgitakse ja hooldatakse, peaksid olema ≤80db.

17. Ekraan, inverter peaks olema varustatud andmekuvaga selliste parameetrite kohta nagu vahelduvvoolu väljundpinge, väljundvool ja väljundsagedus ning sisendi pinge-, pinge- ja rikkeseisundi signaalikuva.

18. Suhtlemisfunktsioon. Kaugsidefunktsioon võimaldab kasutajatel kontrollida masina tööolekut ja salvestatud andmeid ilma kohapeale minemata.

19. Väljundpinge lainekuju moonutus. Kui inverteri väljundpinge on sinusoidne, tuleks määrata maksimaalne lubatud lainekuju moonutus (või harmooniline sisaldus). Tavaliselt väljendatakse väljundpinge lainekuju kogumoonutusena, selle väärtus ei tohiks ületada 5% (ühefaasilise väljundi puhul on lubatud 10%).

20. Käivituskarakteristikud, mis iseloomustavad inverteri võimet käivituda koormusega ja selle jõudlust dünaamilisel tööl. Inverter peaks tagama usaldusväärse käivitamise nimikoormusel.

21. Müra. Müra tekitavad trafod, filtri induktiivpoolid, elektromagnetilised lülitid, ventilaatorid ja muud jõuelektroonikaseadmete komponendid. Kui inverter töötab normaalselt, ei tohiks selle müra ületada 80 dB ja väikese inverteri müra ei tohiks ületada 65 dB.

Aku omadused:

PV aku

Päikese invertersüsteemi väljatöötamiseks on oluline kõigepealt mõista päikesepatareide (PV-elementide) erinevaid omadusi. Rp ja Rs on parasiittakistused, mis on ideaalsetes tingimustes vastavalt lõpmatud ja nullid.

Valguse intensiivsus ja temperatuur võivad oluliselt mõjutada PV-elementide tööomadusi. Vool on võrdeline valguse intensiivsusega, kuid valguse muutused mõjutavad tööpinget vähe. Tööpinget mõjutab aga temperatuur. Aku temperatuuri tõus vähendab tööpinget, kuid sellel on vähe mõju tekkivale voolule. Allolev joonis illustreerib temperatuuri ja valguse mõju PV-moodulitele.

Valguse intensiivsuse muutused mõjutavad aku väljundvõimsust rohkem kui temperatuuri muutused. See kehtib kõigi tavaliselt kasutatavate PV materjalide kohta. Nende kahe efekti kombinatsiooni oluline tagajärg on see, et PV-elemendi võimsus väheneb valguse intensiivsuse vähenemise ja/või temperatuuri tõusuga.

Maksimaalne võimsuspunkt (MPP)

Päikesepatareid võivad töötada väga erinevate pingete ja vooludega. MPP määratakse, suurendades pidevalt valgustatud elemendi takistuslikku koormust nullist (lühise sündmus) väga kõrgele väärtusele (avatud voolu sündmus). MPP on tööpunkt, kus V x I saavutab maksimaalse väärtuse ja sellise valgustuse intensiivsusega on võimalik saavutada maksimaalne võimsus. Väljundvõimsus lühise (PV pinge võrdub nulliga) või lahtise vooluahela (PV vool võrdub nulliga) sündmuse korral on null.

Kvaliteetsed monokristallilised ränist päikesepatareid toodavad temperatuuril 25°C avatud vooluahela pinget 0,60 volti. Täieliku päikesevalguse ja 25 °C õhutemperatuuri korral võib antud elemendi temperatuur olla 45 °C lähedal, mis vähendab avatud vooluahela pinget umbes 0,55 V-ni. Temperatuuri tõustes jätkab avatud vooluahela pinge langust kuni PV-mooduli lühiseni.

Maksimaalne võimsus aku temperatuuril 45 °C saadakse tavaliselt 80% avatud ahela pinge ja 90% lühisevoolu korral. Aku lühisvool on peaaegu proportsionaalne valgustusega ning valgustuse vähendamisel 80% võib lahtise vooluahela pinge langeda vaid 10%. Madalama kvaliteediga akud vähendavad pinget kiiremini, kui vool suureneb, vähendades seeläbi saadaolevat võimsust. Tootlikkus langes 70%-lt 50%-le või isegi ainult 25%-le.

Päikeseenergia mikroinverter peab tagama, et PV-moodulid töötaksid MPP-s igal ajahetkel, et PV-moodulitest saaks maksimaalselt energiat. Seda saab saavutada maksimaalse võimsuspunkti juhtimisahelaga, mida tuntakse ka maksimaalse võimsuspunkti jälgijana (MPPT). MPP jälgimise kõrge suhte saavutamiseks on vaja ka seda, et PV väljundpinge pulsatsioon oleks piisavalt väike, et PV vool maksimaalse võimsuspunkti lähedal töötades liiga palju ei muutuks.

PV-moodulite MPP pingevahemikku saab tavaliselt määratleda vahemikus 25 V kuni 45 V, mille võimsus on ligikaudu 250 W ja avatud vooluahela pinge on alla 50 V.

Kasutamine ja hooldus:

kasutada

1. Ühendage ja paigaldage seadmed rangelt vastavalt inverteri kasutus- ja hooldusjuhiste nõuetele. Paigaldamise ajal peaksite hoolikalt kontrollima: kas traadi läbimõõt vastab nõuetele; kas komponendid ja klemmid on transpordi ajal lahti; kas isoleeritud osad on hästi isoleeritud; kas süsteemi maandus vastab eeskirjadele.

2. Inverterit tuleb kasutada ja kasutada rangelt vastavalt kasutus- ja hooldusjuhendile. Eelkõige: enne masina sisselülitamist pöörake tähelepanu sellele, kas sisendpinge on normaalne; töötamise ajal pöörake tähelepanu sellele, kas masina sisse- ja väljalülitamise järjekord on õige ning kas iga arvesti ja märgutule näidud on normaalsed.

3. Inverteritel on üldiselt automaatne kaitse vooluahela katkemise, ülevoolu, ülepinge, ülekuumenemise ja muude esemete eest, nii et nende nähtuste ilmnemisel ei ole vaja käsitsi välja lülitada; automaatse kaitse kaitsepunktid on üldjuhul seadistatud tehases ja neid pole vaja uuesti reguleerida.

4. Inverteri kapis on kõrge pinge. Operaatorid ei tohi üldjuhul kapi ust avada ja kapiuks peaks olema tavapärastel aegadel lukus.

5. Kui ruumi temperatuur ületab 30 °C, tuleks võtta meetmeid soojuse hajutamiseks ja jahutamiseks, et vältida seadme rikkeid ja pikendada seadmete kasutusiga.

Hooldus ja ülevaatus

1. Kontrollige regulaarselt, kas inverteri iga osa juhtmestik on tugev ja kas seal on lõtvumist. Eelkõige tuleks hoolikalt kontrollida ventilaatorit, toitemoodulit, sisendklemmi, väljundklemmi ja maandust.

2. Kui alarm välja lülitub, ei tohi see kohe käivituda. Enne käivitamist tuleb põhjus välja selgitada ja kõrvaldada. Ülevaatus tuleks läbi viia rangelt vastavalt muunduri hooldusjuhendis täpsustatud sammudele.

3. Operaatorid peavad läbima eriväljaõppe ning suutma kindlaks teha üldiste rikete põhjused ja need kõrvaldada, näiteks oskuslikult vahetada kaitsmeid, komponente ja kahjustatud trükkplaate. Väljaõppeta personal ei tohi seadet kasutada.

4. Kui juhtub õnnetus, mida on raske kõrvaldada või õnnetuse põhjus on ebaselge, tuleb õnnetuse kohta pidada üksikasjalikku arvestust ja inverteri tootjat õigeaegselt teavitada, et see lahendaks.