Enciclopedia introdución aos inversores solares

Inversor , tamén coñecido como regulador de potencia e regulador de potencia, é unha parte esencial do sistema fotovoltaico. A función principal do inversor fotovoltaico é converter a enerxía DC xerada polos paneis solares en enerxía AC utilizada polos electrodomésticos. Toda a electricidade xerada polos paneis solares debe ser procesada polo inversor antes de poder saír ao exterior. [1] A través do circuíto de ponte completa, o procesador SPWM úsase xeralmente para someterse a modulación, filtrado, aumento de voltaxe, etc. para obter unha potencia de CA sinusoidal que coincida coa frecuencia de carga da iluminación, a tensión nominal, etc. para os usuarios finais do sistema. Cun inversor, pódese usar unha batería de CC para proporcionar enerxía de CA aos aparellos.

Introdución:

O sistema de xeración de enerxía solar AC está composto por paneis solares, controlador de carga, inversor e batería; o sistema de xeración de enerxía solar DC non inclúe inversor. O proceso de conversión de enerxía de CA en enerxía de CC chámase rectificación, o circuíto que completa a función de rectificación chámase circuíto rectificador e o dispositivo que implementa o proceso de rectificación chámase dispositivo rectificador ou rectificador. En consecuencia, o proceso de conversión de enerxía de CC en enerxía de CA denomínase inversor, o circuíto que completa a función do inversor chámase circuíto inversor e o dispositivo que implementa o proceso inversor chámase equipo inversor ou inversor.

O núcleo do dispositivo inversor é o circuíto de interruptor inversor, denominado circuíto inversor. Este circuíto completa a función do inversor activando e desactivando o interruptor electrónico de alimentación. A conmutación de dispositivos electrónicos de conmutación de potencia require certos pulsos de condución, e estes pulsos pódense axustar cambiando un sinal de tensión. O circuíto que xera e regula os pulsos denomínase a miúdo circuíto de control ou bucle de control. A estrutura básica do dispositivo inversor inclúe, ademais do circuíto inversor e circuíto de control mencionados anteriormente, un circuíto de protección, un circuíto de saída, un circuíto de entrada, un circuíto de saída, etc.

Características:

Debido á diversidade de edificios, levará inevitablemente á diversidade de instalacións de paneis solares. Co fin de maximizar a eficiencia de conversión da enerxía solar tendo en conta o fermoso aspecto do edificio, isto require a diversificación dos nosos inversores para conseguir a mellor forma de enerxía solar. Converter.

Inversión centralizada

O inversor centralizado úsase xeralmente en sistemas de grandes centrais fotovoltaicas (>10kW). Moitas cadeas fotovoltaicas paralelas están conectadas á entrada de CC do mesmo inversor centralizado. Xeralmente, os módulos de potencia IGBT trifásicos úsanse para alta potencia. Os máis pequenos usan transistores de efecto de campo e usan controladores de conversión DSP para mellorar a calidade da potencia xerada para que estea moi preto dunha corrente de onda sinusoidal. A maior característica é a alta potencia e o baixo custo do sistema. Non obstante, a eficiencia e a capacidade de produción eléctrica de todo o sistema fotovoltaico vense afectadas pola coincidencia de cordas fotovoltaicas e a sombra parcial. Ao mesmo tempo, a fiabilidade da xeración de enerxía de todo o sistema fotovoltaico vese afectada polo mal estado de funcionamento dun determinado grupo de unidades fotovoltaicas. As últimas direccións de investigación son o uso do control de modulación vectorial espacial e o desenvolvemento de novas conexións de topoloxía inversora para obter unha alta eficiencia en condicións de carga parcial. No inversor centralizado SolarMax, pódese conectar unha caixa de interface de matriz fotovoltaica para supervisar cada serie de paneis de vela fotovoltaica. Se unha das cadeas non funciona correctamente, o sistema transmítese a información ao mando a distancia, e esta cadea pódese deter a través do control remoto, polo que a falla dunha cadea fotovoltaica non reducirá nin afectará o traballo e a produción de enerxía. de todo o sistema fotovoltaico.

Inversor de cadeas

Os inversores de corda convertéronse nos inversores máis populares no mercado internacional. O inversor de cadea baséase no concepto modular. Cada cadea fotovoltaica (1kW-5kW) pasa por un inversor, ten un seguimento máximo de picos de potencia no extremo de CC e está conectada en paralelo á rede no extremo de CA. Moitas grandes centrais fotovoltaicas usan inversores de corda. A vantaxe é que non se ve afectado polas diferenzas de módulos e as sombras entre as cadeas, e ao mesmo tempo reduce o punto de funcionamento óptimo dos módulos fotovoltaicos.

Non coinciden co inversor, aumentando así a xeración de enerxía. Estas vantaxes técnicas non só reducen os custos do sistema, senón que tamén aumentan a fiabilidade do sistema. Ao mesmo tempo, introdúcese o concepto de "master-slave" entre cadeas, de xeito que cando a potencia dunha soa cadea no sistema non pode facer funcionar un único inversor, pódense conectar varios grupos de cadeas fotovoltaicas para permitir que un ou varios deles para traballar. , producindo así máis enerxía eléctrica. O último concepto é que varios inversores forman un "equipo" entre si para substituír o concepto "master-slave", facendo que o sistema sexa máis fiable.

Inversor de cadeas múltiples

O inversor multicorda toma as vantaxes do inversor centralizado e do inversor de corda, evita as súas desvantaxes e pódese aplicar a centrais fotovoltaicas con varios quilovatios. No inversor de varias cadeas, inclúense diferentes seguimentos de picos de potencia individuais e conversores de CC a CC. A CC convértese en enerxía de CA a través dun inversor común de CC a CA e conéctase á rede. Diferentes clasificacións de cadeas fotovoltaicas (por exemplo, diferente potencia nominal, diferente número de módulos por cadea, diferentes fabricantes de módulos, etc.), diferentes tamaños ou tecnoloxías diferentes de módulos fotovoltaicos, diferentes orientacións das cadeas (por exemplo: leste, sur e oeste) , diferentes ángulos de inclinación ou sombreamento, pódense conectar a un inversor común, con cada cadea funcionando no seu respectivo pico de potencia máxima. Ao mesmo tempo, redúcese a lonxitude do cable de CC, minimizando o efecto de sombreado entre as cordas e a perda causada polas diferenzas entre as cordas.

Inversor de compoñentes

O inversor do módulo conecta cada módulo fotovoltaico a un inversor, e cada módulo ten un seguimento independente do pico de potencia máxima, para que o módulo e o inversor cooperen mellor. Adoita utilizarse en centrais fotovoltaicas de 50 W a 400 W, a eficiencia total é inferior á dos inversores de corda. Dado que están conectados en paralelo no lado de CA, isto aumenta a complexidade do cableado no lado de CA e dificulta o mantemento. Outra cousa que hai que resolver é como conectarse á rede de forma máis eficaz. O xeito sinxelo é conectarse á rede directamente a través de tomas de CA comúns, o que pode reducir os custos e a instalación de equipos, pero moitas veces os estándares de seguridade da rede eléctrica en varios lugares poden non permitilo. Ao facelo, a compañía eléctrica poderá opoñerse á conexión directa do dispositivo xerador a unha toma doméstica común. Outro factor relacionado coa seguridade é se é necesario un transformador de illamento (alta ou baixa frecuencia) ou se se permite un inversor sen transformador. Este inversor utilízase máis nos muros cortina de vidro.

Eficiencia do inversor solar

A eficiencia dos inversores solares refírese ao crecente mercado dos inversores solares (conversores fotovoltaicos) debido á demanda de enerxías renovables. E estes inversores requiren unha eficiencia e fiabilidade moi altas. Examínanse os circuítos de potencia utilizados nestes inversores e recoméndase as mellores opcións para os dispositivos de conmutación e rectificadores. A estrutura xeral dun inversor fotovoltaico móstrase na Figura 1. Hai tres inversores diferentes para escoller. A luz solar incide nos módulos solares conectados en serie, e cada módulo contén un conxunto de unidades de células solares conectadas en serie. A tensión de corrente continua (CC) xerada polos módulos solares é da orde de varios centos de voltios, dependendo das condicións de iluminación da matriz de módulos, da temperatura das células e do número de módulos conectados en serie.

A función principal deste tipo de inversor é converter a tensión DC de entrada nun valor estable. Esta función realízase mediante un conversor de refuerzo e require un interruptor de refuerzo e un diodo de refuerzo. Na primeira arquitectura, a etapa de impulso é seguida por un conversor de ponte completa illado. O obxectivo do transformador da ponte completa é proporcionar illamento. O segundo conversor de ponte completa na saída úsase para converter a corrente continua do conversor de ponte completa da primeira etapa en voltaxe de corrente alterna (AC). A súa saída é filtrada antes de ser conectada á rede de CA mediante un interruptor de relé adicional de dobre contacto, co fin de proporcionar un illamento seguro en caso de avaría e illamento da rede de subministración pola noite. A segunda estrutura é un esquema non illado. Entre eles, a tensión de CA é xerada directamente pola saída de tensión de CC pola etapa de impulso. A terceira estrutura utiliza unha innovadora topoloxía de interruptores de enerxía e díodos de potencia para integrar as funcións das pezas de aumento e xeración de CA nunha topoloxía dedicada, facendo que o inversor sexa o máis eficiente posible a pesar da moi baixa eficiencia de conversión do panel solar. Cerca do 100% pero moi importante. En Alemaña, un módulo da serie de 3 kW instalado nun tellado orientado ao sur prevese que xere 2550 kWh ao ano. Se a eficiencia do inversor aumenta do 95 % ao 96 %, pódense xerar 25 kWh adicionais de electricidade cada ano. O custo de utilizar módulos solares adicionais para xerar estes 25 kWh equivale a engadir un inversor. Dado que aumentar a eficiencia do 95% ao 96% non duplicará o custo do inversor, investir nun inversor máis eficiente é unha opción inevitable. Para os deseños emerxentes, aumentar a eficiencia do inversor da forma máis rendible é un criterio clave de deseño. En canto á fiabilidade e custo do inversor, son outros dous criterios de deseño. A maior eficiencia reduce as flutuacións de temperatura durante o ciclo de carga, mellorando así a fiabilidade, polo que estas directrices están realmente relacionadas. O uso de módulos tamén aumentará a fiabilidade.

Interruptor de aumento e diodo

Todas as topoloxías mostradas requiren interruptores de alimentación de conmutación rápida. A fase de aumento e a fase de conversión de ponte completa requiren díodos de conmutación rápida. Ademais, os interruptores optimizados para a conmutación de baixa frecuencia (100 Hz) tamén son útiles para estas topoloxías. Para calquera tecnoloxía de silicio, os interruptores optimizados para a conmutación rápida terán perdas de condución maiores que os interruptores optimizados para aplicacións de conmutación de baixa frecuencia.

A etapa de impulso está xeralmente deseñada como un conversor de modo de corrente continua. Dependendo do número de módulos solares da matriz utilizada no inversor, pode escoller se quere utilizar dispositivos de 600 V ou 1200 V. Dúas opcións para os interruptores de alimentación son MOSFET e IGBT. En xeral, os MOSFET poden funcionar a frecuencias de conmutación máis altas que os IGBT. Ademais, sempre hai que ter en conta a influencia do díodo do corpo: no caso da etapa de impulso non é un problema xa que o díodo do corpo non conduce no modo de funcionamento normal. As perdas de condución dos MOSFET pódense calcular a partir da resistencia RDS(ON), que é proporcional á área de matriz efectiva para unha determinada familia de MOSFET. Cando a tensión nominal cambia de 600V a 1200V, as perdas de condución do MOSFET aumentarán moito. Polo tanto, aínda que o RDS(ON) nominal sexa equivalente, o MOSFET de 1200 V non está dispoñible ou o prezo é demasiado alto.

Para interruptores de refuerzo clasificados en 600 V, pódense usar MOSFET de superxunción. Para aplicacións de conmutación de alta frecuencia, esta tecnoloxía ten as mellores perdas de condución. MOSFET con valores RDS(ON) inferiores a 100 miliohmios en paquetes TO-220 e MOSFET con valores RDS(ON) inferiores a 50 miliohmios en paquetes TO-247. Para inversores solares que requiren conmutación de enerxía de 1200 V, IGBT é a opción adecuada. As tecnoloxías IGBT máis avanzadas, como NPT Trench e NPT Field Stop, están optimizadas para reducir as perdas de condución, pero a costa de maiores perdas de conmutación, o que as fai menos adecuadas para aplicacións de impulso a altas frecuencias.

Baseándose na antiga tecnoloxía planar NPT, desenvolveuse un dispositivo FGL40N120AND que pode mellorar a eficiencia do circuíto de impulso con alta frecuencia de conmutación. Ten unha EOFF de 43uJ/A. En comparación cos dispositivos de tecnoloxía máis avanzada, o EOFF é de 80uJ/A, pero hai que obtelo. Este tipo de rendemento é moi difícil. A desvantaxe do dispositivo FGL40N120AND é que a caída de tensión de saturación VCE(SAT) (3,0 V fronte a 2,1 V a 125 ºC) é elevada, pero as súas baixas perdas de conmutación a altas frecuencias de conmutación compensan con creces. O dispositivo tamén integra un díodo anti-paralelo. Baixo o funcionamento normal de impulso, este díodo non conducirá. Non obstante, durante o arranque ou en condicións transitorias, é posible que o circuíto de reforzo sexa conducido ao modo activo, nese caso o díodo antiparalelo conducirá. Dado que o propio IGBT non ten un díodo corporal inherente, este díodo empaquetado é necesario para garantir un funcionamento fiable. Para os díodos de refuerzo, son necesarios díodos de recuperación rápida como Stealth™ ou díodos de carbono-silicio. Os díodos de carbono-silicio teñen unha tensión directa e perdas moi baixas. Ao seleccionar un díodo de refuerzo, débese considerar o efecto da corrente de recuperación inversa (ou a capacidade de unión dun díodo de carbono-silicio) no interruptor de refuerzo, xa que isto producirá perdas adicionais. Aquí, o recentemente lanzado díodo Stealth II FFP08S60S pode proporcionar un maior rendemento. Cando VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us e a temperatura da caixa é de 100ºC, a perda de conmutación calculada é inferior ao parámetro FFP08S60S de 205 mJ. Usando o diodo Stealth ISL9R860P2, este valor alcanza os 225 mJ. Polo tanto, isto tamén mellora a eficiencia do inversor a altas frecuencias de conmutación.

Interruptores de ponte e díodos

Despois do filtrado MOSFET de ponte completa, a ponte de saída xera un sinal de corrente e tensión sinusoidal de 50 Hz. Unha implementación común é usar unha arquitectura estándar de ponte completa (Figura 2). Na figura, se os interruptores da parte superior esquerda e inferior dereita están acendidos, cárgase unha tensión positiva entre os terminais esquerdo e dereito; se se acenden os interruptores da parte superior dereita e da parte inferior esquerda, cárgase unha tensión negativa entre os terminais esquerdo e dereito. Para esta aplicación, só un interruptor está acendido durante un determinado período de tempo. Un interruptor pódese cambiar a PWM de alta frecuencia e o outro a baixa frecuencia de 50 Hz. Dado que o circuíto de arranque depende da conversión de dispositivos de gama baixa, os dispositivos de gama baixa cámbianse a alta frecuencia PWM, mentres que os dispositivos de gama alta cámbianse a baixa frecuencia de 50 Hz. Esta aplicación usa un interruptor de alimentación de 600 V, polo que o MOSFET de superxunción de 600 V é moi axeitado para este dispositivo de conmutación de alta velocidade. Debido a que estes dispositivos de conmutación soportarán a corrente de recuperación total inversa doutros dispositivos cando o interruptor está acendido, os dispositivos de superxunción de recuperación rápida como o 600V FCH47N60F son as opcións ideais. O seu RDS(ON) é de 73 miliohmios e a súa perda de condución é moi baixa en comparación con outros dispositivos similares de recuperación rápida. Cando este dispositivo converte a 50 Hz, non é necesario utilizar a función de recuperación rápida. Estes dispositivos teñen excelentes características dv/dt e di/dt, o que mellora a fiabilidade do sistema en comparación cos MOSFET de superxunción estándar.

Outra opción que vale a pena explorar é o uso do dispositivo FGH30N60LSD. É un IGBT de 30 A/600 V cunha tensión de saturación VCE (SAT) de só 1,1 V. A súa perda de apagado EOFF é moi alta, chegando aos 10 mJ, polo que só é apta para conversión de baixa frecuencia. Un MOSFET de 50 miliohmios ten unha resistencia RDS(ON) de 100 miliohmios a temperatura de funcionamento. Polo tanto, en 11A, ten o mesmo VDS que o VCE(SAT) do IGBT. Dado que este IGBT está baseado nunha tecnoloxía de avaría máis antiga, o VCE (SAT) non cambia moito coa temperatura. Polo tanto, este IGBT reduce as perdas globais na ponte de saída, aumentando así a eficiencia global do inversor. Tamén é útil o feito de que o FGH30N60LSD IGBT cambie dunha tecnoloxía de conversión de enerxía a outra topoloxía dedicada cada medio ciclo. Os IGBT úsanse aquí como interruptores topolóxicos. Para unha conmutación máis rápida, utilízanse dispositivos de superxunción convencionais e de recuperación rápida. Para a topoloxía dedicada a 1200V e a estrutura de ponte completa, o FGL40N120AND mencionado anteriormente é un interruptor moi axeitado para novos inversores solares de alta frecuencia. Cando as tecnoloxías especializadas requiren díodos, os díodos Stealth II, Hyperfast™ II e os díodos de carbono-silicio son excelentes solucións.

función:

O inversor non só ten a función de conversión de CC a CA, senón que tamén ten a función de maximizar o rendemento das células solares e a función de protección contra fallos do sistema. En resumo, hai funcións automáticas de funcionamento e apagado, función de control de seguimento de potencia máxima, función de prevención de operación independente (para sistemas conectados á rede), función de axuste automático de tensión (para sistemas conectados á rede), función de detección de CC (para sistemas conectados á rede). ), e detección de terra de CC. Función (para sistemas conectados á rede). Aquí tes unha breve introdución ás funcións automáticas de execución e apagado e á función de control de seguimento de potencia máxima.

Función automática de operación e apagado: despois do amencer pola mañá, a intensidade da radiación solar aumenta gradualmente e a saída da célula solar tamén aumenta. Cando se alcanza a potencia de saída necesaria para o funcionamento do inversor, o inversor comeza a funcionar automaticamente. Despois de entrar en funcionamento, o inversor supervisará a saída dos módulos de células solares en todo momento. Mentres a potencia de saída dos módulos de células solares sexa maior que a potencia de saída necesaria para a tarefa do inversor, o inversor seguirá funcionando; parará ata o solpor, aínda que O inversor tamén pode funcionar nos días de choiva. Cando a saída do módulo solar se fai máis pequena e a saída do inversor se achega a 0, o inversor entra nun estado de espera.

Función de control de seguimento de potencia máxima: a saída do módulo de células solares cambia coa intensidade da radiación solar e a temperatura do propio módulo de células solares (temperatura do chip). Ademais, debido a que os módulos de células solares teñen a característica de que a tensión diminúe a medida que aumenta a corrente, existe un punto de funcionamento óptimo que pode obter a máxima potencia. A intensidade da radiación solar está cambiando e, obviamente, tamén está cambiando o punto de traballo óptimo. Relacionado con estes cambios, o punto de traballo do módulo de células solares sempre se mantén no punto de máxima potencia e o sistema sempre obtén a potencia máxima de saída do módulo de células solares. Este tipo de control é o control de seguimento de potencia máxima. A maior característica dos inversores utilizados nos sistemas de xeración de enerxía solar é que inclúen a función de seguimento do punto de máxima potencia (MPPT).

tipo

Clasificación do ámbito de aplicación

(1) Inversor común

Entrada DC 12V ou 24V, AC 220V, saída 50Hz, potencia de 75W a 5000W, algúns modelos teñen conversión AC e DC, é dicir, función UPS.

(2) Máquina todo-en-un inversor/cargador

Neste tipo de inversor, os usuarios poden utilizar varias formas de enerxía para alimentar cargas de CA: cando hai enerxía de CA, a enerxía de CA utilízase para alimentar a carga a través do inversor ou para cargar a batería; cando non hai enerxía de CA, a batería utilízase para alimentar a carga de CA. . Pódese usar en conxunto con varias fontes de enerxía: baterías, xeradores, paneis solares e aeroxeradores.

(3) Inversor especial para correos e telecomunicacións

Proporcionar inversores de 48 V de alta calidade para servizos postais e de telecomunicacións. Os produtos son de boa calidade, alta fiabilidade, inversores modulares (o módulo é de 1 kW) e teñen función de redundancia N+1 e pódense ampliar (potencia de 2 kW a 20 kW). ).

(4) Inverter especial para aviación e militar

Este tipo de inversor ten unha entrada de 28Vdc e pode proporcionar as seguintes saídas AC: 26Vac, 115Vac, 230Vac. A súa frecuencia de saída pode ser: 50Hz, 60Hz e 400Hz, e a potencia de saída oscila entre 30VA e 3500VA. Tamén hai conversores DC-DC e convertidores de frecuencia dedicados á aviación.

Clasificación da forma de onda de saída

(1) Inversor de onda cadrada

A forma de onda de voltaxe de CA producida polo inversor de onda cadrada é unha onda cadrada. Os circuítos inversores utilizados por este tipo de inversores non son exactamente os mesmos, pero a característica común é que o circuíto é relativamente sinxelo e o número de tubos de interruptor de enerxía utilizados é pequeno. A potencia de deseño é xeralmente entre cen watts e un quilowatt. As vantaxes do inversor de onda cadrada son: circuíto sinxelo, prezo barato e fácil mantemento. A desvantaxe é que a tensión de onda cadrada contén un gran número de harmónicos de orde alta, o que producirá perdas adicionais nos aparellos de carga con indutores ou transformadores de núcleo de ferro, causando interferencias nas radios e algúns equipos de comunicación. Ademais, este tipo de inversor ten deficiencias como un rango de regulación de tensión insuficiente, unha función de protección incompleta e un ruído relativamente alto.

(2) Inversor de ondas escalonadas

A forma de onda da tensión de CA que este tipo de inversor é unha onda escalonada. Hai moitas liñas diferentes para que o inversor realice a saída de ondas escalonadas e o número de pasos na forma de onda de saída varía moito. A vantaxe do inversor de ondas escalonadas é que a forma de onda de saída mellora significativamente en comparación coa onda cadrada e redúcese o contido harmónico de alta orde. Cando os pasos alcanzan máis de 17, a forma de onda de saída pode acadar unha onda cuasi-sinusoidal. Cando se usa unha saída sen transformador, a eficiencia xeral é moi alta. A desvantaxe é que o circuíto de superposición de ondas de escaleira usa moitos tubos de interruptor de enerxía e algunhas das formas do circuíto requiren varios conxuntos de entradas de alimentación de CC. Isto trae problemas para a agrupación e cableado de matrices de células solares e para a carga equilibrada das baterías. Ademais, a tensión da onda da escaleira aínda ten algunha interferencia de alta frecuencia para radios e algúns equipos de comunicación.

Inversor de onda sinusoidal

A forma de onda de voltaxe de CA saída polo inversor de onda sinusoidal é unha onda sinusoidal. As vantaxes do inversor de onda sinusoidal son que ten unha boa forma de onda de saída, unha distorsión moi baixa, poucas interferencias con radios e equipos e baixo ruído. Ademais, ten funcións de protección completas e unha alta eficiencia xeral. As desvantaxes son: o circuíto é relativamente complexo, require unha alta tecnoloxía de mantemento e é caro.

A clasificación dos tres tipos de inversores anteriores é útil para os deseñadores e usuarios de sistemas fotovoltaicos e sistemas de enerxía eólica para identificar e seleccionar inversores. De feito, os inversores coa mesma forma de onda aínda presentan grandes diferenzas nos principios dos circuítos, dispositivos empregados, métodos de control, etc.

Outros métodos de clasificación

1. Segundo a frecuencia de saída de enerxía de CA, pódese dividir en convertidor de frecuencia, inversor de frecuencia media e inversor de alta frecuencia. A frecuencia do convertidor de frecuencia é de 50 a 60 Hz; a frecuencia do convertidor de frecuencia media é xeralmente de 400 Hz a máis de dez kHz; a frecuencia do convertidor de alta frecuencia é xeralmente máis de dez kHz a MHz.

2. Segundo o número de fases emitidas polo inversor, pódese dividir en inversor monofásico, inversor trifásico e inversor multifásico.

3. Segundo o destino da potencia de saída do inversor, pódese dividir en inversor activo e pasivo. Calquera inversor que transmite a enerxía eléctrica producida polo inversor á rede eléctrica industrial denomínase inversor activo; calquera inversor que transmite a enerxía eléctrica producida polo inversor a algunha carga eléctrica denomínase inversor pasivo. dispositivo.

4. Segundo a forma do circuíto principal do inversor, pódese dividir en inversor de extremo único, inversor push-pull, inversor de media ponte e inversor de ponte completa.

5. Segundo o tipo de dispositivo de conmutación principal do inversor, pódese dividir en inversor de tiristores, inversor de transistores, inversor de efecto de campo e inversor de transistores bipolares de porta illada (IGBT). Pódese dividir en dúas categorías: inversor "semicontrolado" e inversor "totalmente controlado". O primeiro non ten a capacidade de apagarse automaticamente e o compoñente perde a súa función de control despois de acendelo, polo que se chama "semicontrolado" e os tiristores comúns entran nesta categoría; este último ten a capacidade de auto-apagarse, é dicir, non hai dispositivo. O acendido e o apagado poden ser controlados polo electrodo de control, polo que se chama "tipo totalmente controlado". Os transistores de efecto de campo de potencia e os transistores bipotencia de porta illada (IGBT) pertencen a esta categoría.

6. Segundo a fonte de alimentación de CC, pódese dividir en inversor de fonte de tensión (VSI) e inversor de fonte de corrente (CSI). No primeiro, a tensión continua é case constante e a tensión de saída é unha onda cadrada alterna; neste último, a corrente continua é case constante e a corrente de saída é unha onda cadrada alterna.

7. Segundo o método de control do inversor, pódese dividir en inversor de modulación de frecuencia (PFM) e inversor de modulación de ancho de pulso (PWM).

8. Segundo o modo de traballo do circuíto de conmutación do inversor, pódese dividir en inversor resonante, inversor de conmutación dura de frecuencia fixa e inversor de conmutación suave de frecuencia fixa.

9. Segundo o método de conmutación do inversor, pódese dividir en inversor con conmutación de carga e inversor autoconmutado.

Parámetros de rendemento:

Hai moitos parámetros e condicións técnicas que describen o rendemento dun inversor. Aquí só damos unha breve explicación dos parámetros técnicos de uso habitual á hora de avaliar os inversores.

1. Condicións ambientais para o uso do inversor. Condicións normais de uso do inversor: a altitude non supera os 1000 m e a temperatura do aire é de 0 ~ + 40 ℃.

2. Condicións de alimentación de entrada de CC, intervalo de flutuación da tensión de entrada de CC: ± 15% do valor de tensión nominal da batería.

3. A tensión de saída nominal, dentro do intervalo de flutuación permitido especificado da tensión DC de entrada, representa o valor de tensión nominal que o inversor debería poder emitir. A precisión estable do valor da tensión nominal de saída xeralmente ten as seguintes disposicións:

(1) Durante o funcionamento en estado estacionario, o rango de flutuación de tensión debe limitarse, por exemplo, a súa desviación non debe exceder ± 3% ou ± 5% do valor nominal.

(2) En situacións dinámicas nas que a carga cambia de súpeto ou se ve afectada por outros factores de interferencia, a desviación da tensión de saída non debe exceder o ±8% ou o ±10% do valor nominal.

4. A frecuencia de saída nominal, a frecuencia da tensión de CA de saída do inversor debe ser un valor relativamente estable, normalmente a frecuencia de alimentación de 50 Hz. A desviación debe estar dentro de ± 1% en condicións normais de traballo.

5. A corrente de saída nominal (ou a capacidade de saída nominal) indica a corrente de saída nominal do inversor dentro do intervalo de factor de potencia de carga especificado. Algúns produtos inversores dan unha capacidade de saída nominal, expresada en VA ou kVA. A capacidade nominal do inversor é cando o factor de potencia de saída é 1 (é dicir, carga puramente resistiva), a tensión de saída nominal é o produto da corrente de saída nominal.

6. Eficiencia de saída nominal. A eficiencia do inversor é a relación entre a súa potencia de saída e a potencia de entrada en condicións de traballo especificadas, expresada en %. A eficiencia do inversor coa capacidade de saída nominal é a eficiencia de carga completa, e a eficiencia no 10% da capacidade de saída nominal é unha eficiencia de carga baixa.

7. O contido harmónico máximo do inversor. Para un inversor de onda sinusoidal, baixo carga resistiva, o contido harmónico máximo da tensión de saída debe ser ≤10%.

8. A capacidade de sobrecarga do inversor refírese á capacidade do inversor para producir máis que o valor actual nominal nun curto período de tempo en condicións especificadas. A capacidade de sobrecarga do inversor debe cumprir certos requisitos baixo o factor de potencia de carga especificado.

9. A eficiencia do inversor é a relación entre a potencia activa de saída do inversor e a potencia activa de entrada (ou potencia CC) baixo a tensión de saída nominal, a corrente de saída e o factor de potencia de carga especificado.

10. O factor de potencia de carga representa a capacidade do inversor para soportar cargas indutivas ou capacitivas. En condicións de onda sinusoidal, o factor de potencia de carga é de 0,7 ~ 0,9 (lag) e o valor nominal é de 0,9.

11. Asimetría de carga. Baixo unha carga asimétrica do 10%, a asimetría da tensión de saída dun inversor trifásico de frecuencia fixa debe ser ≤10%.

12. Desequilibrio da tensión de saída. En condicións normais de funcionamento, o desequilibrio de tensión trifásico (proporción entre o compoñente de secuencia inversa e o compoñente de secuencia positiva) producido polo inversor non debe exceder un valor especificado, expresado xeralmente en %, como 5 % ou 8 %.

13. Características de arranque: en condicións de funcionamento normais, o inversor debería poder iniciarse normalmente 5 veces seguidas en condicións de funcionamento a plena carga e sen carga.

14. Funcións de protección, o inversor debe configurarse: protección contra curtocircuítos, protección contra sobreintensidade, protección contra sobretemperatura, protección contra sobretensión, protección contra subtensión e protección contra perdas de fase. Entre eles, a protección contra sobretensión significa que para os inversores sen medidas de estabilización de tensión, debería haber medidas de protección contra sobretensión de saída para protexer o terminal negativo de danos por sobretensión de saída. A protección contra sobrecorriente refírese á protección contra sobrecorriente do inversor, que debe ser capaz de garantir unha acción oportuna cando a carga está en curtocircuíto ou a corrente supera o valor permitido para protexela de danos causados ​​por sobretensión.

15. Interferencias e antiinterferencias, o inversor debe ser capaz de soportar interferencias electromagnéticas no ambiente xeral en condicións normais de traballo especificadas. O rendemento antiinterferencias e a compatibilidade electromagnética do inversor deben cumprir as normas pertinentes.

16. Os inversores que non son operados, supervisados ​​e mantidos con frecuencia deben ser ≤95 db; Os inversores que se operan, supervisan e mantén con frecuencia deben ser ≤80 dB.

17. Pantalla, o inversor debe estar equipado con visualización de datos de parámetros como a tensión de saída de CA, a corrente de saída e a frecuencia de saída e a visualización do sinal de entrada en directo, enerxado e estado de avaría.

18. Función de comunicación. A función de comunicación remota permite aos usuarios comprobar o estado de funcionamento da máquina e os datos almacenados sen ir ao sitio.

19. A distorsión da forma de onda da tensión de saída. Cando a tensión de saída do inversor é sinusoidal, debe especificarse a máxima distorsión admisible da forma de onda (ou contido harmónico). Normalmente expresado como a distorsión total da forma de onda da tensión de saída, o seu valor non debe exceder o 5 % (permítese o 10 % para a saída monofásica).

20. Características de arranque, que caracterizan a capacidade do inversor para arrancar con carga e o seu rendemento durante o funcionamento dinámico. O inversor debe garantir un arranque fiable baixo a carga nominal.

21. Ruído. Os transformadores, os indutores de filtros, os interruptores electromagnéticos, os ventiladores e outros compoñentes dos equipos electrónicos de potencia producen ruído. Cando o inversor funciona normalmente, o ruído non debe exceder os 80 dB e o ruído dun pequeno inversor non debe superar os 65 dB.

Características da batería:

Batería fotovoltaica

Para desenvolver un sistema inversor solar, é importante comprender primeiro as diferentes características das células solares (células fotovoltaicas). Rp e Rs son resistencias parasitarias, que son infinitas e cero respectivamente en circunstancias ideais.

A intensidade da luz e a temperatura poden afectar significativamente as características de funcionamento das células fotovoltaicas. A corrente é proporcional á intensidade da luz, pero os cambios de luz teñen pouco efecto sobre a tensión de funcionamento. Non obstante, a tensión de funcionamento está afectada pola temperatura. Un aumento da temperatura da batería reduce a tensión de funcionamento pero ten pouco efecto sobre a corrente xerada. A seguinte figura ilustra os efectos da temperatura e da luz nos módulos fotovoltaicos.

Os cambios na intensidade da luz teñen un maior impacto na potencia de saída da batería que os cambios na temperatura. Isto é certo para todos os materiais fotovoltaicos de uso común. Unha consecuencia importante da combinación destes dous efectos é que a potencia dunha célula fotovoltaica diminúe coa diminución da intensidade da luz e/ou o aumento da temperatura.

Punto de potencia máxima (MPP)

As células solares poden funcionar nunha ampla gama de voltaxes e correntes. O MPP determínase aumentando continuamente a carga resistiva na cela iluminada desde cero (evento de curtocircuíto) a un valor moi alto (evento de circuíto aberto). MPP é o punto de funcionamento no que V x I alcanza o seu valor máximo e con esta intensidade de iluminación pódese acadar a potencia máxima. A potencia de saída cando se produce un curtocircuíto (tensión fotovoltaica é igual a cero) ou circuíto aberto (corrente fotovoltaica é igual a cero) é cero.

As células solares de silicio monocristalino de alta calidade producen unha tensión de circuíto aberto de 0,60 voltios a unha temperatura de 25 °C. Con plena luz solar e unha temperatura do aire de 25 °C, a temperatura dunha determinada célula pode estar preto dos 45 °C, o que reducirá a tensión do circuíto aberto a uns 0,55 V. A medida que aumenta a temperatura, a tensión do circuíto aberto segue diminuíndo ata que o Módulo fotovoltaico curtocircuíto.

A potencia máxima a unha temperatura da batería de 45 °C prodúcese normalmente cun 80 % de tensión de circuíto aberto e un 90 % de corrente de curtocircuíto. A corrente de curtocircuíto da batería é case proporcional á iluminación, e a tensión de circuíto aberto só pode diminuír nun 10% cando a iluminación se reduce nun 80%. As baterías de menor calidade reducirán a tensión máis rápido cando a corrente aumenta, reducindo así a potencia dispoñible. A produción baixou do 70% ao 50%, ou mesmo só ao 25%.

O microinversor solar debe garantir que os módulos fotovoltaicos estean funcionando no MPP en cada momento para que se poida obter a máxima enerxía dos módulos fotovoltaicos. Isto pódese conseguir mediante un bucle de control do punto de máxima potencia, tamén coñecido como Maximum Power Point Tracker (MPPT). Conseguir unha alta relación de seguimento MPP tamén require que a ondulación da tensión de saída FV sexa o suficientemente pequena para que a corrente FV non cambie demasiado cando se opera preto do punto de máxima potencia.

O rango de tensión MPP dos módulos fotovoltaicos pódese definir normalmente no rango de 25 V a 45 V, cunha xeración de enerxía de aproximadamente 250 W e unha tensión de circuíto aberto inferior a 50 V.

Uso e mantemento:

usar

1. Conecte e instale o equipo estrictamente de acordo cos requisitos das instrucións de operación e mantemento do inversor. Durante a instalación, debes comprobar coidadosamente: se o diámetro do fío cumpre os requisitos; se os compoñentes e os terminais están soltos durante o transporte; se as partes illadas están ben illadas; se a posta a terra do sistema cumpre coa normativa.

2. O inversor debe operarse e utilizarse estrictamente de acordo coas instrucións de uso e mantemento. En particular: antes de acender a máquina, preste atención a se a tensión de entrada é normal; durante o funcionamento, preste atención a se a secuencia de acendido e apagado da máquina é correcta e se as indicacións de cada contador e luz indicadora son normais.

3. Os inversores xeralmente teñen protección automática contra rotura de circuítos, sobreintensidade, sobretensión, sobrequecemento e outros elementos, polo que cando se producen estes fenómenos, non hai que apagar manualmente; os puntos de protección da protección automática adoitan establecerse de fábrica e non é necesario axustar de novo.

4. Hai alta tensión no armario do inversor. Polo xeral, os operadores non teñen permiso para abrir a porta do armario, e a porta do armario debe estar bloqueada en horas habituais.

5. Cando a temperatura ambiente supera os 30 °C, débense tomar medidas de disipación de calor e refrixeración para evitar fallos do equipo e prolongar a vida útil do equipo.

Mantemento e inspección

1. Comprobe regularmente se o cableado de cada parte do inversor é firme e se hai soltos. En particular, o ventilador, o módulo de potencia, o terminal de entrada, o terminal de saída e a posta a terra deben ser revisados ​​coidadosamente.

2. Unha vez que a alarma se apaga, non se permite que se inicie inmediatamente. A causa debe ser detectada e reparada antes de comezar. A inspección debe realizarse estrictamente de acordo cos pasos especificados no manual de mantemento do inversor.

3. Os operadores deben recibir unha formación especial e ser capaces de determinar as causas de avarías xerais e eliminalas, como substituír con habilidade fusibles, compoñentes e placas de circuítos danadas. Non se permite que o persoal non adestrado utilice o equipo.

4. Se se produce un accidente que é difícil de eliminar ou a causa do accidente non está clara, deben manterse rexistros detallados do accidente e notificar oportunamente ao fabricante do inversor para a súa resolución.