Encyclopedia johdatus aurinkoinvertteriin

Invertteri , joka tunnetaan myös nimellä tehonsäädin ja tehonsäädin, on olennainen osa aurinkosähköjärjestelmää. Aurinkosähköinvertterin päätehtävä on muuntaa aurinkopaneelien tuottama tasavirta kodinkoneiden käyttämäksi AC-sähköksi. Kaikki aurinkopaneelien tuottama sähkö on prosessoitava invertterin toimesta ennen kuin se voidaan lähettää ulkomaailmaan. [1] Täyssiltapiirin kautta SPWM-prosessoria käytetään yleensä modulaatioon, suodatukseen, jännitteen nostoon jne., jotta saadaan sinimuotoinen vaihtovirta, joka vastaa valaistuksen kuormitustaajuutta, nimellisjännitettä jne. järjestelmän loppukäyttäjille. Invertterin avulla DC-akkua voidaan käyttää vaihtovirtalähteenä laitteisiin.

Esittely:

Aurinkoenergian vaihtovirran tuotantojärjestelmä koostuu aurinkopaneeleista, latausohjaimesta, invertteristä ja akusta; aurinkoenergian tasavirtasähköntuotantojärjestelmä ei sisällä invertteriä. Prosessia, jossa vaihtovirta muunnetaan tasavirraksi, kutsutaan tasasuuntaukseksi, tasasuuntaustoiminnon suorittavaa piiriä kutsutaan tasasuuntaajaksi ja tasasuuntausprosessin toteuttavaa laitetta kutsutaan tasasuuntaajaksi tai tasasuuntaajaksi. Vastaavasti prosessia, jossa tasavirta muunnetaan vaihtovirtalähteeksi, kutsutaan invertteriksi, invertteritoiminnon suorittavaa piiriä kutsutaan invertteripiiriksi ja invertteriprosessin toteuttavaa laitetta kutsutaan invertterilaitteistoksi tai invertteriksi.

Invertterilaitteen ydin on invertterikytkinpiiri, jota kutsutaan invertteripiiriksi. Tämä piiri täydentää invertteritoiminnon kytkemällä virtakytkimen päälle ja pois päältä. Tehoelektronisten kytkinlaitteiden kytkeminen vaatii tiettyjä ohjauspulsseja, joita voidaan säätää jännitesignaalia muuttamalla. Piiriä, joka tuottaa ja säätelee pulsseja, kutsutaan usein ohjauspiiriksi tai ohjaussilmukaksi. Invertterilaitteen perusrakenne sisältää edellä mainitun vaihtosuuntaajapiirin ja ohjauspiirin lisäksi suojapiirin, lähtöpiirin, tulopiirin, lähtöpiirin jne.

Ominaisuudet:

Rakennusten monimuotoisuuden vuoksi se johtaa väistämättä aurinkopaneelien monimuotoisuuteen. Aurinkoenergian muunnostehokkuuden maksimoimiseksi ja samalla rakennuksen kauniin ulkonäön huomioon ottamiseksi tämä edellyttää invertteriemme monipuolistamista parhaan tavan saavuttamiseksi aurinkoenergiasta. Muuntaa.

Keskitetty inversio

Keskitettyä invertteriä käytetään yleensä suurten aurinkosähkövoimaloiden (>10 kW) järjestelmissä. Useita rinnakkaisia ​​aurinkosähköjonoja on kytketty saman keskitetyn invertterin tasavirtatuloon. Yleensä kolmivaiheisia IGBT-tehomoduuleja käytetään suurelle teholle. Pienemmät käyttävät kenttätransistoreja ja DSP-muunnosohjaimia parantamaan tuotetun tehon laatua niin, että se on hyvin lähellä siniaaltovirtaa. Suurin ominaisuus on järjestelmän suuri teho ja alhaiset kustannukset. Koko aurinkosähköjärjestelmän tehokkuuteen ja sähköntuotantokykyyn vaikuttaa kuitenkin aurinkosähköjonojen sovitus ja osittainen varjostus. Samanaikaisesti koko aurinkosähköjärjestelmän sähköntuotannon luotettavuuteen vaikuttaa tietyn aurinkosähköyksikköryhmän huono toimintatila. Uusimmat tutkimussuunnat ovat avaruusvektorimodulaatioohjauksen käyttö ja uusien invertteritopologiayhteyksien kehittäminen korkean hyötysuhteen saavuttamiseksi osakuormitusolosuhteissa. SolarMax-keskitettyyn invertteriin voidaan kiinnittää aurinkosähköjärjestelmän liitäntälaatikko valvomaan jokaista aurinkosähköpurjepaneelien sarjaa. Jos jokin merkkijonoista ei toimi kunnolla, järjestelmä lähettää tiedot kaukosäätimeen ja tämä merkkijono voidaan pysäyttää kaukosäätimellä, jotta yhden aurinkosähköjonon vika ei vähennä tai vaikuta työ- ja energiantuotantoon. koko aurinkosähköjärjestelmästä.

String invertteri

Kieliinverttereistä on tullut suosituimpia inverttereitä kansainvälisillä markkinoilla. Kieliinvertteri perustuu modulaariseen konseptiin. Jokainen aurinkosähkömerkkijono (1kW-5kW) kulkee invertterin läpi, sillä on maksimitehohuipun seuranta DC-päässä ja se on kytketty rinnan verkkoon AC-päästä. Monet suuret aurinkosähkövoimalat käyttävät merkkijonoinverttereitä. Etuna on, että moduulierot ja merkkijonojen väliset varjot eivät vaikuta siihen, ja samalla heikentää aurinkosähkömoduulien optimaalista toimintapistettä.

Epäsopivuus invertterin kanssa, mikä lisää tehontuotantoa. Nämä tekniset edut eivät ainoastaan ​​vähennä järjestelmän kustannuksia, vaan lisäävät myös järjestelmän luotettavuutta. Samanaikaisesti merkkijonojen väliin otetaan käyttöön "isäntä-orja"-käsite, jotta kun järjestelmän yhden merkkijonon teho ei pysty saamaan yhtä invertteriä toimimaan, voidaan yhdistää useita aurinkosähköjonoja, jolloin yksi tai yksittäinen merkkijono voidaan kytkeä yhteen. useat heistä töihin. , mikä tuottaa enemmän sähköenergiaa. Uusin konsepti on, että useat invertterit muodostavat "ryhmän" keskenään korvatakseen "isäntä-orja" -konseptin, mikä tekee järjestelmästä luotettavamman.

Useita merkkijonoja invertteri

Monikielinen invertteri hyödyntää keskitetyn invertterin ja merkkijonoinvertterin edut, välttää niiden haitat, ja sitä voidaan soveltaa useiden kilowattien aurinkosähkövoimaloihin. Monikielisessä invertterissä on erilaisia ​​yksittäisiä tehohuippujen seurantaa ja DC-DC-muuntimia. Tasavirta muunnetaan vaihtovirtalähteeksi yhteisen DC-AC-invertterin kautta ja liitetään verkkoon. Aurinkosähköjonojen eri luokitukset (esim. eri nimellisteho, eri moduulien määrä merkkijonoa kohden, eri moduulien valmistajat jne.), aurinkosähkömoduulien eri kokoiset tai erilaiset tekniikat, jonojen eri suuntaukset (esim.: itä, etelä ja länsi) , eri kallistuskulmat tai varjostus, voidaan liittää yhteiseen invertteriin, jolloin jokainen merkkijono toimii vastaavalla maksimitehohuipullaan. Samalla DC-kaapelin pituus pienenee, mikä minimoi merkkijonojen välisen varjostuksen ja merkkijonojen välisistä eroista aiheutuvan häviön.

Komponentti invertteri

Moduuliinvertteri yhdistää jokaisen aurinkosähkömoduulin invertteriin, ja jokaisella moduulilla on itsenäinen maksimitehohuipun seuranta, jotta moduuli ja invertteri toimivat paremmin yhteistyössä. Yleensä käytetään 50 W - 400 W aurinkosähkövoimaloissa, ja niiden kokonaishyötysuhde on pienempi kuin merkkijonoinvertterien. Koska ne on kytketty rinnan AC-puolella, tämä lisää AC-puolen johdotuksen monimutkaisuutta ja vaikeuttaa ylläpitoa. Toinen asia, joka on ratkaistava, on se, kuinka verkkoon liitytään tehokkaammin. Yksinkertainen tapa on liittyä verkkoon suoraan tavallisten AC-pistorasioiden kautta, mikä voi vähentää kustannuksia ja laiteasennusta, mutta usein eri paikoissa sähköverkon turvallisuusstandardit eivät sitä salli. Näin tehdessään sähköyhtiö voi vastustaa generaattorilaitteen suoraa kytkemistä tavalliseen pistorasiaan. Toinen turvallisuuteen liittyvä tekijä on se, tarvitaanko eristysmuuntaja (korkea- tai matalataajuinen) vai onko muuntajaton invertteri sallittu. Tätä invertteriä käytetään laajimmin lasiverhoseinissä.

Aurinkoinvertterin tehokkuus

Aurinkoinvertterien tehokkuudella tarkoitetaan aurinkoinvertterien (valosähköinvertterien) kasvavia markkinoita uusiutuvan energian kysynnän vuoksi. Ja nämä invertterit vaativat erittäin korkeaa tehokkuutta ja luotettavuutta. Näissä inverttereissä käytetyt tehopiirit tutkitaan ja suositellaan parhaita valintoja kytkin- ja tasasuuntauslaitteille. Aurinkosähköinvertterin yleinen rakenne on esitetty kuvassa 1. Valittavana on kolme erilaista invertteriä. Auringonvalo paistaa sarjaan kytkettyihin aurinkokennoyksiköihin, ja jokainen moduuli sisältää sarjaan kytkettyjä aurinkokennoyksiköitä. Aurinkomoduulien tuottama tasavirtajännite (DC) on useiden satojen volttien luokkaa riippuen moduuliryhmän valaistusolosuhteista, kennojen lämpötilasta ja sarjaan kytkettyjen moduulien määrästä.

Tämän tyyppisen vaihtosuuntaajan ensisijainen tehtävä on muuntaa sisääntulon tasajännite vakaaksi arvoksi. Tämä toiminto toteutetaan tehostusmuuntimen kautta ja vaatii tehostuskytkimen ja tehostusdiodin. Ensimmäisessä arkkitehtuurissa tehostusvaihetta seuraa eristetty täyssiltamuunnin. Täyssiltamuuntajan tarkoitus on tuottaa eristys. Lähdön toista täyssiltamuunninta käytetään muuntamaan tasavirta ensimmäisen vaiheen täyssiltamuuntimesta vaihtovirtajännitteeksi (AC). Sen lähtö suodatetaan ennen kuin se kytketään vaihtovirtaverkkoon ylimääräisen kaksikosketusrelekytkimen kautta turvallisen eristyksen takaamiseksi vian sattuessa ja syöttöverkosta yöllä. Toinen rakenne on eristämätön järjestelmä. Niiden joukossa AC-jännite syntyy suoraan tehostusvaiheen tasajännitteestä. Kolmas rakenne käyttää innovatiivista tehokytkimien ja tehodiodien topologiaa integroimaan teho- ja vaihtovirtageneraattoriosien toiminnot omaan topologiaan, mikä tekee invertteristä mahdollisimman tehokkaan huolimatta aurinkopaneelin erittäin alhaisesta muunnostehokkuudesta. Lähes 100 %, mutta erittäin tärkeä. Saksassa etelään päin olevalle katolle asennetun 3 kW:n sarjamoduulin odotetaan tuottavan 2550 kWh vuodessa. Jos invertterin hyötysuhde nostetaan 95 %:sta 96 %:iin, sähköä voidaan tuottaa vuosittain 25 kWh lisää. Lisäaurinkomoduulien käyttäminen tämän 25 kWh:n tuottamiseen vastaa invertterin lisäämistä. Koska tehokkuuden lisääminen 95 %:sta 96 %:iin ei kaksinkertaista invertterin kustannuksia, investoiminen tehokkaampaan invertteriin on väistämätön valinta. Uusissa malleissa invertterin tehokkuuden lisääminen kustannustehokkaimmalla tavalla on keskeinen suunnittelukriteeri. Mitä tulee invertterin luotettavuuteen ja hintaan, ne ovat kaksi muuta suunnittelukriteeriä. Korkeampi hyötysuhde vähentää lämpötilan vaihteluita kuormitusjakson aikana ja parantaa siten luotettavuutta, joten nämä ohjeet liittyvät itse asiassa toisiinsa. Moduulien käyttö lisää myös luotettavuutta.

Boost-kytkin ja diodi

Kaikki esitetyt topologiat vaativat nopeita kytkentävirtakytkimiä. Tehostusaste ja täyden sillan muunnosvaihe vaativat nopeita kytkentädiodeja. Lisäksi matalataajuiseen (100 Hz) kytkentään optimoidut kytkimet ovat hyödyllisiä myös näissä topologioissa. Minkä tahansa piiteknologian tapauksessa nopeaan kytkentään optimoiduilla kytkimillä on suuremmat johtavuushäviöt kuin matalataajuisiin kytkentäsovelluksiin optimoiduilla kytkimillä.

Boost-aste on yleensä suunniteltu jatkuvan virtamuodon muuntimeksi. Riippuen invertterissä käytetystä ryhmästä olevien aurinkomoduulien määrästä, voit valita, käytetäänkö 600 V vai 1200 V laitteita. Kaksi vaihtoehtoa virtakytkimille ovat MOSFET ja IGBT. Yleisesti ottaen MOSFETit voivat toimia korkeammilla kytkentätaajuuksilla kuin IGBT:t. Lisäksi vartalodiodin vaikutus on aina otettava huomioon: boost-vaiheen tapauksessa tämä ei ole ongelma, koska runkodiodi ei johda normaalissa käyttötilassa. MOSFET-johtavuushäviöt voidaan laskea on-resistanssista RDS(ON), joka on verrannollinen tietyn MOSFET-perheen teholliseen suutinpinta-alaan. Kun nimellisjännite muuttuu 600 V:sta 1200 V:iin, MOSFETin johtavuushäviöt kasvavat huomattavasti. Siksi, vaikka nimellinen RDS(ON) olisi vastaava, 1200 V MOSFET ei ole saatavilla tai hinta on liian korkea.

600 V:n tehostuskytkimissä voidaan käyttää superliitos-MOSFETejä. Korkeataajuisissa kytkentäsovelluksissa tällä tekniikalla on parhaat johtavuushäviöt. MOSFETit, joiden RDS(ON)-arvot ovat alle 100 milliohmia TO-220-paketeissa ja MOSFETit, joiden RDS(ON)-arvot ovat alle 50 milliohmia TO-247-paketeissa. IGBT on sopiva valinta aurinkoinverttereille, jotka vaativat 1200 V:n virrankytkentää. Kehittyneemmät IGBT-tekniikat, kuten NPT Trench ja NPT Field Stop, on optimoitu vähentämään johtavuushäviöitä, mutta suurempien kytkentähäviöiden kustannuksella, mikä tekee niistä vähemmän sopivia tehostussovelluksiin korkeilla taajuuksilla.

Vanhan NPT-tasotekniikan pohjalta kehitettiin laite FGL40N120AND, joka voi parantaa tehostuspiirin tehokkuutta korkealla kytkentätaajuudella. Sen EOFF on 43uJ/A. Edistyneempiin teknologialaitteisiin verrattuna EOFF on 80uJ/A, mutta se on saatava. Tällainen suorituskyky on erittäin vaikeaa. FGL40N120AND-laitteen haittana on, että kyllästysjännitehäviö VCE(SAT) (3,0V vs. 2,1V 125ºC:ssa) on suuri, mutta sen pienet kytkentähäviöt korkeilla tehostuskytkentätaajuuksilla enemmän kuin korvaavat tämän. Laitteessa on myös anti-rinnakkaisdiodi. Normaalissa tehostuksessa tämä diodi ei johda. Käynnistyksen tai transienttiolosuhteiden aikana on kuitenkin mahdollista, että tehostuspiiri ohjataan aktiiviseen tilaan, jolloin antirinnakkaisdiodi johtaa. Koska IGBT:ssä itsessään ei ole sisäistä runko-diodia, tämä yhteispakattu diodi tarvitaan luotettavan toiminnan varmistamiseksi. Boost-diodeihin tarvitaan nopeasti palautuvia diodeja, kuten Stealth™- tai hiilipiidiodeja. Hiilipii-diodeissa on erittäin alhainen myötäjännite ja häviöt. Tehostusdiodia valittaessa on otettava huomioon käänteisen palautusvirran (tai hiili-pii-diodin liitoskapasitanssin) vaikutus boost-kytkimeen, koska tämä aiheuttaa lisähäviöitä. Tässä äskettäin lanseerattu Stealth II -diodi FFP08S60S voi tarjota paremman suorituskyvyn. Kun VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us ja kotelon lämpötila on 100ºC, laskettu kytkentähäviö on pienempi kuin FFP08S60S-parametri 205mJ. Käytettäessä ISL9R860P2 Stealth-diodia tämä arvo saavuttaa 225 mJ. Siksi tämä parantaa myös invertterin tehokkuutta korkeilla kytkentätaajuuksilla.

Siltakytkimet ja diodit

MOSFET-täyssiltasuodatuksen jälkeen lähtösilta tuottaa 50 Hz sinimuotoisen jännite- ja virtasignaalin. Yleinen toteutus on käyttää standardia täyden sillan arkkitehtuuria (kuva 2). Kuvassa, jos vasemman ylä- ja alaoikean kytkimet kytketään päälle, vasemman ja oikean liittimen väliin ladataan positiivinen jännite; jos vasemman ylä- ja alaosan kytkimet on kytketty päälle, vasemman ja oikean liittimen väliin ladataan negatiivinen jännite. Tässä sovelluksessa vain yksi kytkin on päällä tietyn ajanjakson aikana. Toinen kytkin voidaan kytkeä PWM korkealle taajuudelle ja toinen kytkin matalataajuudelle 50 Hz. Koska bootstrap-piiri on riippuvainen matalien laitteiden muuntamisesta, matalat laitteet kytketään PWM-korkealle taajuudelle, kun taas huippuluokan laitteet kytketään 50 Hz:n matalataajuudelle. Tämä sovellus käyttää 600 V virtakytkintä, joten 600 V superliitos MOSFET sopii erittäin hyvin tähän nopeaan kytkinlaitteeseen. Koska nämä kytkinlaitteet kestävät muiden laitteiden täyden käänteisen palautusvirran kytkimen ollessa päällä, nopeat palautussuperliitoslaitteet, kuten 600 V FCH47N60F, ovat ihanteellisia valintoja. Sen RDS(ON) on 73 milliohmia, ja sen johtavuushäviö on erittäin pieni verrattuna muihin vastaaviin nopean palautuslaitteisiin. Kun tämä laite muuntaa 50 Hz:n taajuudella, nopeaa palautusominaisuutta ei tarvitse käyttää. Näillä laitteilla on erinomaiset dv/dt- ja di/dt-ominaisuudet, mikä parantaa järjestelmän luotettavuutta tavallisiin superliitos-MOSFETeihin verrattuna.

Toinen tutkimisen arvoinen vaihtoehto on FGH30N60LSD-laitteen käyttö. Se on 30A/600V IGBT, jonka kyllästysjännite VCE(SAT) on vain 1,1V. Sen sammutushäviö EOFF on erittäin korkea, saavuttaen 10mJ, joten se soveltuu vain matalataajuiseen muuntamiseen. 50 milliohmin MOSFETin on-resistanssi RDS(ON) on 100 milliohmia käyttölämpötilassa. Siksi 11A:ssa sillä on sama VDS kuin IGBT:n VCE(SAT). Koska tämä IGBT perustuu vanhempaan häiriötekniikkaan, VCE(SAT) ei muutu paljon lämpötilan mukaan. Tämä IGBT vähentää siten kokonaishäviöitä lähtösillassa ja lisää siten vaihtosuuntaajan kokonaishyötysuhdetta. Se tosiasia, että FGH30N60LSD IGBT vaihtaa virranmuunnostekniikasta toiseen omistettuun topologiaan puolijakson välein, on myös hyödyllistä. IGBT:itä käytetään tässä topologisina kytkiminä. Nopeampaa kytkentää varten käytetään perinteisiä ja nopeaa palautussuperliitoslaitteita. Edellä mainittu FGL40N120AND on kytkin, joka sopii erittäin hyvin uusiin korkeataajuisiin aurinkoinverttereihin 1200 V:n dedikoidulle topologialle ja täyssiltarakenteelle. Kun erikoisteknologiat vaativat diodeja, Stealth II-, Hyperfast™ II -diodit ja hiili-pii-diodit ovat loistavia ratkaisuja.

toiminto:

Invertterillä ei ole vain DC-vaihtovirtamuunnostoimintoa, vaan sen tehtävänä on myös maksimoida aurinkokennojen suorituskyky ja järjestelmän vikasuojaustoiminto. Yhteenvetona voidaan todeta, että siellä on automaattiset käynnistys- ja sammutustoiminnot, maksimitehon seurantatoiminto, riippumaton toiminnan estotoiminto (verkkoon kytketyille järjestelmille), automaattinen jännitteensäätötoiminto (verkkoon kytketyille järjestelmille), DC-tunnistustoiminto (verkkoon kytketyille järjestelmille). ) ja tasavirtamaan tunnistus. Toiminto (verkkoon liitetyille järjestelmille). Tässä on lyhyt johdatus automaattisiin käynnistys- ja sammutustoimintoihin sekä enimmäistehon seurantatoimintoon.

Automaattinen toiminta ja sammutustoiminto: Auringonnousun jälkeen aamulla auringon säteilyn intensiteetti kasvaa vähitellen ja myös aurinkokennon teho kasvaa. Kun invertterin toiminnan edellyttämä lähtöteho saavutetaan, taajuusmuuttaja käynnistyy automaattisesti. Käyttöönoton jälkeen invertteri valvoo aurinkokennomoduulien tehoa koko ajan. Niin kauan kuin aurinkokennomoduulien lähtöteho on suurempi kuin invertteritehtävään vaadittava lähtöteho, invertteri jatkaa toimintaansa; se pysähtyy auringonlaskuun asti, vaikka invertteri voi toimia myös sateisina päivinä. Kun aurinkomoduulin teho pienenee ja invertterin lähtö lähestyy nollaa, invertteri siirtyy valmiustilaan.

Suurin tehon seurantatoiminto: Aurinkokennomoduulin teho muuttuu auringon säteilyn voimakkuuden ja itse aurinkokennomoduulin lämpötilan (sirun lämpötilan) mukaan. Lisäksi, koska aurinkokennomoduuleilla on ominaisuus, että jännite laskee virran kasvaessa, on olemassa optimaalinen toimintapiste, joka voi saada suurimman tehon. Auringon säteilyn voimakkuus muuttuu, ja ilmeisesti myös optimaalinen työpiste muuttuu. Näihin muutoksiin liittyen aurinkokennomoduulin työpiste pysyy aina maksimitehopisteessä ja järjestelmä saa aina suurimman tehon aurinkokennomoduulista. Tällainen ohjaus on suurimman tehon seurantaohjaus. Aurinkoenergian tuotantojärjestelmissä käytettävien invertterien suurin ominaisuus on, että niissä on maksimitehopisteen seuranta (MPPT) -toiminto.

tyyppi

Sovellusalueen luokitus

(1) Tavallinen invertteri

DC 12V tai 24V tulo, AC 220V, 50Hz lähtö, teho 75W - 5000W, joissakin malleissa on AC- ja DC-muunnos, eli UPS-toiminto.

(2) Invertteri/laturi all-in-one-kone

Tämän tyyppisissä inverttereissä käyttäjät voivat käyttää erilaisia ​​virtamuotoja vaihtovirtakuormien syöttämiseen: kun vaihtovirtaa on, vaihtovirtaa käytetään kuorman syöttämiseen invertterin kautta tai akun lataamiseen; kun vaihtovirtaa ei ole, akkua käytetään vaihtovirtakuorman virranlähteenä. . Sitä voidaan käyttää yhdessä eri virtalähteiden kanssa: akut, generaattorit, aurinkopaneelit ja tuuliturbiinit.

(3) Erikoisinvertteri posti- ja tietoliikennettä varten

Tarjoa korkealaatuisia 48 V:n invertteriä posti- ja tietoliikennepalveluihin. Tuotteet ovat laadukkaita, erittäin luotettavia, modulaarisia (moduuli on 1KW) inverttereitä ja niissä on N+1 redundanssitoiminto ja niitä voidaan laajentaa (teho 2KW:sta 20KW:iin). ).

(4) Erityinen invertteri ilmailu- ja sotilaskäyttöön

Tämän tyyppisessä invertterissä on 28Vdc-tulo ja se voi tarjota seuraavat AC-lähdöt: 26Vac, 115Vac, 230Vac. Sen lähtötaajuus voi olla: 50Hz, 60Hz ja 400Hz, ja lähtöteho vaihtelee välillä 30VA - 3500VA. On myös ilmailulle tarkoitettuja DC-DC-muuntimia ja taajuusmuuttajia.

Lähtöaaltomuodon luokitus

(1) Neliöaaltoinvertteri

Neliöaaltoinvertterin antama AC-jänniteaaltomuoto on neliöaalto. Tämän tyyppisten invertterien käyttämät invertteripiirit eivät ole täsmälleen samoja, mutta yhteinen piirre on, että piiri on suhteellisen yksinkertainen ja käytettyjen tehokytkinputkien määrä on pieni. Suunnitteluteho on yleensä sadasta watista yhteen kilowattiin. Neliöaaltoinvertterin edut ovat: yksinkertainen piiri, halpa hinta ja helppo huolto. Haittapuolena on, että neliöaaltojännite sisältää suuren määrän korkealuokkaisia ​​yliaaltoja, jotka aiheuttavat lisähäviöitä kuormituslaitteissa, joissa on rautasydäminen kelat tai muuntajat, aiheuttaen häiriöitä radioille ja joillekin viestintälaitteille. Lisäksi tämäntyyppisissä invertterissä on puutteita, kuten riittämätön jännitteensäätöalue, puutteellinen suojaustoiminto ja suhteellisen korkea melu.

(2) Askelaaltoinvertteri

Tämän tyyppisen invertterin antama AC-jänniteaaltomuoto on askelaalto. Invertterillä on monia eri linjoja askelaaltoulostulon toteuttamiseksi, ja portaiden määrä ulostuloaaltomuodossa vaihtelee suuresti. Askelaaltoinvertterin etuna on, että lähtöaaltomuoto paranee merkittävästi verrattuna neliöaaltoon ja korkean kertaluvun harmoninen sisältö vähenee. Kun askelmat saavuttavat yli 17, lähtöaaltomuoto voi saavuttaa näennäisen siniaallon. Käytettäessä muuntajatonta lähtöä kokonaishyötysuhde on erittäin korkea. Haittapuolena on, että tikkaat aaltojen superpositiopiirissä käytetään paljon tehokytkinputkia, ja jotkin piirimuodot vaativat useita DC-tehotuloja. Tämä vaikeuttaa aurinkokennoryhmien ryhmittelyä ja johdotusta sekä akkujen tasapainoista latausta. Lisäksi portaiden aaltojännitteessä on edelleen korkeataajuisia häiriöitä radioille ja joillekin viestintälaitteille.

Siniaaltoinvertteri

Siniaaltoinvertterin antama AC-jänniteaaltomuoto on siniaalto. Siniaaltoinvertterin etuja ovat hyvä lähtöaaltomuoto, erittäin alhainen särö, vähäiset häiriöt radioille ja laitteille sekä alhainen kohina. Lisäksi siinä on täydelliset suojatoiminnot ja korkea kokonaistehokkuus. Haitat ovat: piiri on suhteellisen monimutkainen, vaatii korkeaa huoltotekniikkaa ja on kallis.

Edellä mainittujen kolmen tyyppisten invertterien luokittelusta on apua aurinkosähköjärjestelmien ja tuulivoimajärjestelmien suunnittelijoille ja käyttäjille invertterien tunnistamisessa ja valinnassa. Itse asiassa inverttereillä, joilla on sama aaltomuoto, on edelleen suuria eroja piirin periaatteissa, käytetyissä laitteissa, ohjausmenetelmissä jne.

Muut luokitusmenetelmät

1. Vaihtovirran lähtötaajuuden mukaan se voidaan jakaa tehotaajuusmuuttajaan, keskitaajuusinvertteriin ja suurtaajuusinvertteriin. Tehotaajuusmuuttajan taajuus on 50 - 60 Hz; keskitaajuusmuuttajan taajuus on yleensä 400 Hz - yli 10 kHz; suurtaajuusmuuttajan taajuus on yleensä yli kymmenen kHz - MHz.

2. Invertterin tuottamien vaiheiden lukumäärän mukaan se voidaan jakaa yksivaiheiseen invertteriin, kolmivaiheiseen invertteriin ja monivaiheiseen invertteriin.

3. Invertterin lähtötehon kohteen mukaan se voidaan jakaa aktiiviseen invertteriin ja passiiviseen invertteriin. Mitä tahansa invertteriä, joka välittää invertterin tuottaman sähköenergian teollisuuden sähköverkkoon, kutsutaan aktiiviseksi invertteriksi; Mitä tahansa invertteriä, joka välittää invertterin tuottaman sähköenergian johonkin sähkökuormaan, kutsutaan passiiviseksi invertteriksi. laite.

4. Invertterin pääpiirin muodon mukaan se voidaan jakaa yksipäiseen invertteriin, push-pull-invertteriin, puolisiltainvertteriin ja täyssiltainvertteriin.

5. Invertterin pääkytkinlaitteen tyypin mukaan se voidaan jakaa tyristoriinvertteriin, transistoriinvertteriin, kenttävaikutteiseen invertteriin ja eristettyyn gate-bipolaaritransistoriin (IGBT) invertteriin. Se voidaan jakaa kahteen luokkaan: "puoliohjattu" invertteri ja "täysohjattu" invertteri. Edellisellä ei ole kykyä sammua itsestään, ja komponentti menettää ohjaustoimintonsa päälle kytkemisen jälkeen, joten sitä kutsutaan "puoliohjatuksi" ja tavalliset tyristorit kuuluvat tähän luokkaan; jälkimmäisellä on kyky sammua itsestään, eli siinä ei ole laitetta Päälle ja pois päältä voidaan ohjata ohjauselektrodilla, joten sitä kutsutaan "täysin ohjatuksi tyypiksi". Tehokenttätransistorit ja eristetyt kaksitehotransistorit (IGBT) kuuluvat kaikki tähän luokkaan.

6. DC-virtalähteen mukaan se voidaan jakaa jännitelähdeinvertteriin (VSI) ja virtalähdeinvertteriin (CSI). Edellisessä DC-jännite on lähes vakio ja lähtöjännite on vaihtuva neliöaalto; jälkimmäisessä DC-virta on lähes vakio ja lähtövirta on vaihtuva neliöaalto.

7. Invertterin ohjausmenetelmän mukaan se voidaan jakaa taajuusmodulaatioinvertteriin (PFM) ja pulssinleveysmodulaatiomuuntajaan (PWM).

8. Invertterin kytkentäpiirin toimintatilan mukaan se voidaan jakaa resonanssiinvertteriin, kiinteätaajuiseen kovaan kytkentäinvertteriin ja kiinteätaajuiseen pehmeään kytkentäinvertteriin.

9. Invertterin kommutointimenetelmän mukaan se voidaan jakaa kuormituskommutoituun invertteriin ja itsekommutoituun invertteriin.

Suorituskykyparametrit:

On olemassa monia parametreja ja teknisiä ehtoja, jotka kuvaavat taajuusmuuttajan suorituskykyä. Tässä annamme vain lyhyen selityksen invertterien arvioinnissa yleisesti käytetyistä teknisistä parametreista.

1. Invertterin käytön ympäristöolosuhteet. Invertterin normaalit käyttöolosuhteet: korkeus ei ylitä 1000 m ja ilman lämpötila on 0 ~ + 40 ℃.

2. DC-syötön syöttöolosuhteet, DC-tulojännitteen vaihtelualue: ±15 % akun nimellisjännitearvosta.

3. Nimellislähtöjännite, sisääntulon tasajännitteen sallitulla vaihteluvälillä, se edustaa nimellisjännitearvoa, joka invertterin pitäisi pystyä antamaan. Lähtönimellisjännitearvon vakaalla tarkkuudella on yleensä seuraavat ehdot:

(1) Vakaassa tilassa jännitteen vaihtelualuetta tulee rajoittaa, esimerkiksi sen poikkeama ei saa ylittää ±3 % tai ±5 % nimellisarvosta.

(2) Dynaamisissa tilanteissa, joissa kuorma muuttuu äkillisesti tai siihen vaikuttavat muut häiriötekijät, lähtöjännitteen poikkeama ei saa ylittää ±8 % tai ±10 % nimellisarvosta.

4. Nimellislähtötaajuus, invertterin vaihtovirtajännitteen taajuuden tulee olla suhteellisen vakaa arvo, yleensä tehotaajuus 50 Hz. Poikkeaman tulee olla ±1 % normaaleissa työoloissa.

5. Nimellislähtövirta (tai nimellislähtökapasiteetti) ilmaisee taajuusmuuttajan nimellislähtövirran määritetyllä kuormitustehokerroinalueella. Jotkut invertterituotteet antavat nimellislähtökapasiteetin VA:na tai kVA:na. Invertterin nimelliskapasiteetti on, kun lähtötehokerroin on 1 (eli puhtaasti resistiivinen kuorma), nimellislähtöjännite on nimellislähtövirran tulo.

6. Nimellistehokkuus. Invertterin hyötysuhde on sen lähtötehon suhde syöttötehoon tietyissä käyttöolosuhteissa, ilmaistuna prosentteina. Invertterin hyötysuhde nimellisteholla on täyden kuorman hyötysuhde, ja hyötysuhde 10 %:lla nimellistehosta on alhainen kuormitustehokkuus.

7. Invertterin suurin harmoninen sisältö. Siniaaltoinvertterille resistiivisen kuorman alaisena lähtöjännitteen enimmäisharmonisen sisällön tulee olla ≤10 %.

8. Invertterin ylikuormituskapasiteetti viittaa taajuusmuuttajan kykyyn tuottaa enemmän kuin nimellisvirta-arvo lyhyessä ajassa tietyissä olosuhteissa. Invertterin ylikuormituskapasiteetin tulee täyttää tietyt vaatimukset määritellyllä kuormitustehokertoimella.

9. Invertterin hyötysuhde on invertterin lähtöaktiivisen tehon suhde tulon pätötehoon (tai tasavirtatehoon) nimellislähtöjännitteen, lähtövirran ja määritellyn kuormitustehokertoimen alaisena.

10. Kuorman tehokerroin edustaa invertterin kykyä kuljettaa induktiivisia tai kapasitiivisia kuormia. Siniaaltoolosuhteissa kuorman tehokerroin on 0,7-0,9 (viive) ja nimellisarvo on 0,9.

11. Kuorman epäsymmetria. 10 %:n epäsymmetrisellä kuormituksella kiinteätaajuisen kolmivaiheisen invertterin lähtöjännitteen epäsymmetrian tulee olla ≤10 %.

12. Lähtöjännitteen epätasapaino. Normaaleissa käyttöolosuhteissa invertterin tuottaman kolmivaiheisen jännitteen epätasapainon (käänteisen sekvenssikomponentin suhde positiivisen sekvenssin komponenttiin) ei tulisi ylittää tiettyä arvoa, joka ilmaistaan ​​yleensä prosentteina, kuten 5 % tai 8 %.

13. Käynnistysominaisuudet: Normaaleissa käyttöolosuhteissa invertterin pitäisi kyetä käynnistymään normaalisti 5 kertaa peräkkäin täydellä kuormituksella ja ilman kuormitusta.

14. Suojaustoiminnot, invertteri tulee asettaa: oikosulkusuoja, ylivirtasuoja, ylikuumenemissuoja, ylijännitesuoja, alijännitesuoja ja vaihekatkossuoja. Niistä ylijännitesuojaus tarkoittaa, että inverttereissä, joissa ei ole jännitteen stabilointitoimenpiteitä, tulee olla ulostulon ylijännitesuojaustoimenpiteitä, jotka suojaavat negatiivista napaa lähtöylijännitteen aiheuttamilta vaurioilta. Ylivirtasuojalla tarkoitetaan invertterin ylivirtasuojaa, jonka pitäisi kyetä varmistamaan oikea-aikainen toiminta, kun kuorma on oikosulussa tai virta ylittää sallitun arvon suojatakseen sitä ylijännitevaurioilta.

15. Häiriöt ja häiriönesto, invertterin tulee kestää sähkömagneettiset häiriöt yleisessä ympäristössä tietyissä normaaleissa työoloissa. Invertterin häiriönestokyvyn ja sähkömagneettisen yhteensopivuuden tulee olla asiaankuuluvien standardien mukaisia.

16. Invertterien, joita ei käytetä, valvota ja huolleta usein, tulee olla ≤95 db; Usein käytettävien, valvottujen ja huollettavien invertterien arvon tulee olla ≤80 db.

17. Näyttö, invertteri on varustettava datanäytöllä parametreista, kuten AC-lähtöjännite, lähtövirta ja lähtötaajuus, ja signaalinäyttö jännitteestä, jännitteestä ja vikatilasta.

18. Viestintätoiminto. Etäviestintätoiminnon avulla käyttäjät voivat tarkistaa koneen toimintatilan ja tallennetut tiedot menemättä paikalle.

19. Lähtöjännitteen aaltomuodon vääristymä. Kun invertterin lähtöjännite on sinimuotoinen, suurin sallittu aaltomuodon vääristymä (tai harmoninen sisältö) tulee määrittää. Yleensä ilmaistaan ​​lähtöjännitteen kokonaisaaltomuodon vääristymänä, sen arvo ei saa ylittää 5 % (10 % sallitaan yksivaiheiselle lähdölle).

20. Käynnistysominaisuudet, jotka kuvaavat taajuusmuuttajan kykyä käynnistyä kuormalla ja suorituskykyä dynaamisen toiminnan aikana. Invertterin tulee varmistaa luotettava käynnistys nimelliskuormalla.

21. Melu. Muuntajat, suodatinkelat, sähkömagneettiset kytkimet, puhaltimet ja muut tehoelektroniikkalaitteiden komponentit tuottavat kaikki melua. Kun invertteri toimii normaalisti, sen melu ei saa ylittää 80 dB ja pienen invertterin kohina enintään 65 dB.

Akun ominaisuudet:

PV akku

Aurinkoinvertterijärjestelmän kehittämiseksi on tärkeää ensin ymmärtää aurinkokennojen (PV-kennojen) erilaiset ominaisuudet. Rp ja Rs ovat loisresistanssit, jotka ovat ihanteellisissa olosuhteissa äärettömät ja vastaavasti nolla.

Valon voimakkuus ja lämpötila voivat vaikuttaa merkittävästi PV-kennojen toimintaominaisuuksiin. Virta on verrannollinen valon voimakkuuteen, mutta valon muutoksilla ei ole juurikaan vaikutusta käyttöjännitteeseen. Käyttöjännitteeseen vaikuttaa kuitenkin lämpötila. Akun lämpötilan nousu alentaa käyttöjännitettä, mutta sillä on vähän vaikutusta syntyvään virtaan. Alla oleva kuva havainnollistaa lämpötilan ja valon vaikutuksia PV-moduuleihin.

Valon voimakkuuden muutoksilla on suurempi vaikutus akun lähtötehoon kuin lämpötilan muutoksilla. Tämä koskee kaikkia yleisesti käytettyjä PV-materiaaleja. Tärkeä seuraus näiden kahden vaikutuksen yhdistelmästä on, että PV-kennon teho pienenee valon intensiteetin pienentyessä ja/tai lämpötilan noustessa.

Suurin tehopiste (MPP)

Aurinkokennot voivat toimia monenlaisilla jännitteillä ja virroilla. MPP määritetään jatkuvasti lisäämällä valaistun kennon resistiivistä kuormaa nollasta (oikosulkutapahtuma) erittäin korkeaan arvoon (avoin piiritapahtuma). MPP on toimintapiste, jossa V x I saavuttaa maksimiarvonsa ja tällä valaistusvoimakkuudella voidaan saavuttaa suurin teho. Lähtöteho, kun oikosulku (PV-jännite on nolla) tai avoin piiri (PV-virta on nolla) tapahtuu, on nolla.

Korkealaatuiset yksikiteiset piiaurinkokennot tuottavat 0,60 voltin avoimen piirin jännitteen 25 °C:n lämpötilassa. Täydessä auringonpaisteessa ja ilman lämpötilassa 25 °C tietyn kennon lämpötila voi olla lähellä 45 °C, mikä laskee avoimen piirin jännitteen noin 0,55 V:iin. Lämpötilan noustessa avoimen piirin jännite laskee edelleen PV-moduulin oikosulkuun asti.

Maksimiteho akun lämpötilassa 45°C tuotetaan tyypillisesti 80 %:n avoimen piirin jännitteellä ja 90 %:n oikosulkuvirralla. Akun oikosulkuvirta on lähes verrannollinen valaistukseen, ja katkosta jännite voi laskea vain 10 %, kun valaistusta vähennetään 80 %. Huonolaatuiset akut vähentävät jännitettä nopeammin virran kasvaessa, mikä vähentää käytettävissä olevaa tehoa. Tuotanto laski 70 prosentista 50 prosenttiin tai jopa vain 25 prosenttiin.

Aurinkoenergian mikroinvertterin on varmistettava, että aurinkosähkömoduulit toimivat MPP:ssä kaikkina aikoina, jotta aurinkosähkömoduuleista saadaan mahdollisimman paljon energiaa. Tämä voidaan saavuttaa käyttämällä maksimitehopisteen ohjaussilmukkaa, joka tunnetaan myös nimellä Maximum Power Point Tracker (MPPT). Korkean MPP-seurannan suhteen saavuttaminen edellyttää myös, että PV-lähtöjännitteen aaltoilu on riittävän pieni, jotta PV-virta ei muutu liikaa käytettäessä maksimitehopistettä.

PV-moduulien MPP-jännitealue voidaan yleensä määritellä alueelle 25 V - 45 V, tehontuotannon ollessa noin 250 W ja avoimen piirin jännitteellä alle 50 V.

Käyttö ja huolto:

käyttää

1. Kytke ja asenna laitteet tarkasti taajuusmuuttajan käyttö- ja huolto-ohjeiden vaatimusten mukaisesti. Tarkista asennuksen aikana huolellisesti: täyttääkö langan halkaisija vaatimukset; ovatko komponentit ja liittimet löysällä kuljetuksen aikana; ovatko eristetyt osat hyvin eristettyjä; onko järjestelmän maadoitus määräysten mukainen.

2. Invertteriä tulee käyttää ja käyttää tiukasti käyttöohjeiden ja huolto-ohjeiden mukaisesti. Erityisesti: ennen kuin käynnistät koneen, kiinnitä huomiota siihen, onko tulojännite normaali; Kiinnitä käytön aikana huomiota siihen, onko koneen käynnistys- ja sammutusjärjestys oikea ja ovatko kunkin mittarin ja merkkivalon merkit normaalit.

3. Inverttereissä on yleensä automaattinen suojaus piirin katkeamista, ylivirtaa, ylijännitettä, ylikuumenemista ja muita kohtia vastaan, joten kun nämä ilmiöt tapahtuvat, ei tarvitse sammuttaa manuaalisesti; automaattisen suojauksen suojapisteet on yleensä asetettu tehtaalla, eikä niitä tarvitse säätää uudelleen.

4. Invertterikotelossa on korkea jännite. Kuljettajat eivät yleensä saa avata kaapin ovea, ja kaapin ovi tulee olla lukittuna normaaleina aikoina.

5. Kun huoneen lämpötila ylittää 30 °C, lämmönpoisto- ja jäähdytystoimenpiteitä tulisi toteuttaa laitevikojen estämiseksi ja laitteiden käyttöiän pidentämiseksi.

Huolto ja tarkastus

1. Tarkista säännöllisesti, että invertterin jokaisen osan johdotus on kiinteä ja onko niissä löysyyttä. Erityisesti tuuletin, tehomoduuli, tuloliitin, lähtöliitin ja maadoitus tulee tarkistaa huolellisesti.

2. Kun hälytin sammuu, se ei saa käynnistyä välittömästi. Syy tulee selvittää ja korjata ennen käynnistystä. Tarkastus on suoritettava tiukasti vaihtosuuntaajan huoltokäsikirjassa määriteltyjen vaiheiden mukaisesti.

3. Käyttäjien tulee saada erityiskoulutusta ja kyettävä selvittämään yleisten vikojen syyt ja poistamaan ne, kuten sulakkeiden, komponenttien ja vaurioituneiden piirilevyjen taitava vaihtaminen. Kouluttamaton henkilökunta ei saa käyttää laitetta.

4. Jos tapahtuu onnettomuus, jota on vaikea poistaa tai onnettomuuden syy on epäselvä, onnettomuudesta tulee pitää yksityiskohtaista kirjaa ja taajuusmuuttajan valmistajalle on ilmoitettava ajoissa ratkaisua varten.