Enciklopédia bevezetése a szoláris inverterekhez

Inverter , más néven teljesítményszabályozó és teljesítményszabályozó, a fotovoltaikus rendszer elengedhetetlen része. A fotovoltaikus inverter fő funkciója, hogy a napelemek által termelt egyenáramot háztartási készülékek által használt váltakozó áramúvá alakítsa. A napelemek által termelt összes villamos energiát az inverternek fel kell dolgoznia, mielőtt a külvilág felé továbbítható. [1] A teljes híd áramkörön keresztül az SPWM processzort általában modulációra, szűrésre, feszültségnövelésre stb. használják, hogy olyan szinuszos váltakozó áramot kapjanak, amely megfelel a rendszer végfelhasználói számára a világítás terhelési frekvenciájának, névleges feszültségének stb. Az inverterrel egy egyenáramú akkumulátor használható a készülékek váltóáramának biztosítására.

Bevezetés:

A szoláris váltakozó áramú energiatermelő rendszer napelemekből, töltésvezérlőből, inverterből és akkumulátorból áll; a szoláris egyenáramú áramtermelő rendszer nem tartalmaz invertert. A váltakozó áram egyenárammá alakításának folyamatát egyenirányítónak, az egyenirányító funkciót befejező áramkört egyenirányító áramkörnek, az egyenirányító folyamatot megvalósító eszközt pedig egyenirányító eszköznek vagy egyenirányítónak nevezzük. Ennek megfelelően az egyenáram váltóárammá alakításának folyamatát inverternek, az inverter funkciót befejező áramkört inverter áramkörnek, az inverteres folyamatot megvalósító eszközt pedig inverter berendezésnek vagy inverternek nevezzük.

Az inverteres eszköz magja az inverter kapcsoló áramkör, amelyet inverter áramkörnek neveznek. Ez az áramkör befejezi az inverter funkciót a teljesítmény elektronikus kapcsoló be- és kikapcsolásával. A teljesítményelektronikus kapcsolóberendezések kapcsolásához bizonyos hajtóimpulzusok szükségesek, amelyek feszültségjel változtatásával módosíthatók. Az impulzusokat generáló és szabályozó áramkört gyakran vezérlő áramkörnek vagy vezérlőhuroknak nevezik. Az inverteres készülék alapfelépítése a fent említett inverter áramkörön és vezérlő áramkörön kívül védőáramkört, kimeneti áramkört, bemeneti áramkört, kimeneti áramkört stb.

Jellemzők:

Az épületek sokfélesége miatt ez elkerülhetetlenül a napelemek telepítésének sokféleségéhez vezet. A napenergia átalakítási hatásfokának maximalizálása érdekében az épület szép megjelenésének figyelembe vétele mellett ehhez invertereink diverzifikálása szükséges, hogy a napenergia legjobb módját elérjük. Alakítani.

Központosított inverzió

A központi invertert általában nagy fotovoltaikus erőművek (>10 kW) rendszereiben használják. Ugyanannak a központi inverternek egyenáramú bemenetére sok párhuzamos fotovoltaikus húr csatlakozik. Általában háromfázisú IGBT tápmodulokat használnak nagy teljesítményre. A kisebbek térhatású tranzisztorokat és DSP konverziós vezérlőket használnak a megtermelt teljesítmény minőségének javítására, hogy az nagyon közel legyen a szinuszos áramhoz. A legnagyobb jellemzője a rendszer nagy teljesítménye és alacsony költsége. A teljes fotovoltaikus rendszer hatékonyságát és elektromos termelési kapacitását azonban befolyásolja a fotovoltaikus húrok illesztése és a részleges árnyékolás. Ugyanakkor a teljes fotovoltaikus rendszer áramtermelési megbízhatóságát befolyásolja egy bizonyos fotovoltaikus egységcsoport rossz működési állapota. A legújabb kutatási irányok a térvektor-modulációs vezérlés alkalmazása és az új invertertopológiás kapcsolatok fejlesztése a nagy hatékonyság elérése érdekében részleges terhelés mellett. A SolarMax központosított inverterhez egy fotovoltaikus tömb interfészdoboz csatlakoztatható a fotovoltaikus vitorla panelek minden egyes sorozatának figyeléséhez. Ha valamelyik húr nem működik megfelelően, a rendszer továbbítja az információkat a távirányítónak, és ez a karakterlánc távirányítóval leállítható, így egy fotovoltaikus húr meghibásodása nem csökkenti vagy befolyásolja a munkát és az energiakibocsátást. a teljes fotovoltaikus rendszer.

String inverter

A string inverterek a legnépszerűbb inverterek lettek a nemzetközi piacon. A sztring inverter a moduláris koncepción alapul. Minden fotovoltaikus szál (1kW-5kW) egy inverteren halad át, maximális teljesítménycsúcs követéssel rendelkezik az egyenáramú végén, és párhuzamosan csatlakozik a hálózathoz az AC végén. Sok nagy fotovoltaikus erőmű sztringinvertert használ. Előnye, hogy nem befolyásolják a modulkülönbségek és a húrok közötti árnyékok, és egyben csökkenti a fotovoltaikus modulok optimális működési pontját.

Nem illeszkedik az inverterhez, ami növeli az energiatermelést. Ezek a műszaki előnyök nemcsak csökkentik a rendszer költségeit, hanem növelik a rendszer megbízhatóságát is. Ezzel egyidejűleg bevezetik a húrok közé a "mester-szolga" fogalmát, így amikor a rendszerben egyetlen karakterlánc teljesítménye nem képes egyetlen invertert működésbe hozni, akkor több fotovoltaikus húrcsoport összekapcsolható, hogy egy ill. közülük többen dolgozni. , ezáltal több elektromos energiát termelnek. A legújabb koncepció szerint több inverter "csapatot" alkot egymással, hogy felváltsa a "master-slave" koncepciót, így a rendszer megbízhatóbbá válik.

Több húros inverter

A többszálú inverter kihasználja a központosított inverter és a string inverter előnyeit, elkerüli azok hátrányait, és több kilowattos fotovoltaikus erőművekhez is alkalmazható. A többszálú inverterben különböző egyedi teljesítménycsúcskövető és DC-DC konverterek találhatók. Az egyenáramot egy közös DC-AC inverteren keresztül váltakozó árammá alakítják át, és csatlakoztatják a hálózathoz. A fotovoltaikus húrok különböző besorolása (pl. eltérő névleges teljesítmény, különböző modulok száma húronként, különböző modulgyártók stb.), különböző méretű vagy eltérő technológiájú fotovoltaikus modulok, a szálak eltérő tájolása (pl.: kelet, dél és nyugat) , különböző dőlésszögek vagy árnyékolások, egy közös inverterre csatlakoztathatók, és minden szál a megfelelő maximális teljesítménycsúcson működik. Ezzel egyidejűleg csökken az egyenáramú kábel hossza, minimalizálva a húrok közötti árnyékoló hatást és a húrok közötti különbségek okozta veszteséget.

Alkatrész inverter

A modul inverter minden fotovoltaikus modult egy inverterhez köt, és mindegyik modulnak független maximális teljesítménycsúcs követése van, így a modul és az inverter jobban együttműködik. Általában 50 W-tól 400 W-ig terjedő fotovoltaikus erőművekben használják, és a teljes hatásfok alacsonyabb, mint a szálinvertereknél. Mivel párhuzamosan vannak csatlakoztatva a váltakozó áramú oldalon, ez megnöveli az AC oldalon történő vezetékezés bonyolultságát és megnehezíti a karbantartást. A másik megoldandó dolog az, hogy hogyan lehet hatékonyabban csatlakozni a hálózathoz. Az egyszerű mód az, hogy közönséges váltóáramú aljzatokon keresztül közvetlenül csatlakozik a hálózathoz, ami csökkentheti a költségeket és a berendezések telepítését, de gyakran előfordulhat, hogy az elektromos hálózat biztonsági előírásai különböző helyeken ezt nem teszik lehetővé. Ennek során az áramszolgáltató tiltakozhat az előállító készülék közönséges háztartási aljzathoz való közvetlen csatlakoztatása ellen. Egy másik biztonsági tényező az, hogy szükség van-e leválasztó transzformátorra (nagyfrekvenciás vagy alacsony frekvenciájú), vagy megengedett-e a transzformátor nélküli inverter. Ezt az invertert legszélesebb körben használják üvegfüggönyfalakban.

Napelemes inverter hatékonysága

A szoláris inverterek hatékonysága a szoláris inverterek (fotovoltaikus inverterek) növekvő piacára utal, a megújuló energia iránti kereslet miatt. Ezek az inverterek pedig rendkívül nagy hatékonyságot és megbízhatóságot igényelnek. Megvizsgálják az ezekben az inverterekben használt tápáramköröket, és javasolják a kapcsoló- és egyenirányító eszközök legjobb választását. A fotovoltaikus inverter általános felépítése az 1. ábrán látható. Három különböző inverter közül választhat. A napfény a sorosan kapcsolt napelem modulokra süt, és minden modul sorba kapcsolt napelem egységeket tartalmaz. A napelemmodulok által generált egyenáramú (DC) feszültség a modulsor fényviszonyaitól, a cellák hőmérsékletétől és a sorba kapcsolt modulok számától függően több száz voltos nagyságrendű.

Az ilyen típusú inverterek elsődleges feladata a bemeneti egyenfeszültség stabil értékké alakítása. Ez a funkció egy boost konverteren keresztül valósul meg, és egy boost kapcsolót és egy boost diódát igényel. Az első architektúrában a boost fokozatot egy izolált teljes híd konverter követi. A teljes hídtranszformátor célja a szigetelés biztosítása. A kimeneten található második teljes híd konverter az első fokozatú teljes híd konverter egyenáramát váltakozó áramú (AC) feszültséggé alakítja. Kimenete szűrve van, mielőtt egy további kétérintkezős relékapcsolón keresztül a váltakozó áramú hálózatra csatlakozik, hogy hiba esetén biztonságos leválasztást és éjszakai leválasztást biztosítson a táphálózatról. A második struktúra egy nem izolált séma. Ezek közül a váltakozó feszültséget közvetlenül a boost fokozat egyenfeszültségének kimenete hozza létre. A harmadik szerkezet a teljesítménykapcsolók és a teljesítménydiódák innovatív topológiáját használja, hogy a boost és az AC generáló részek funkcióit egy dedikált topológiába integrálja, így az invertert a lehető leghatékonyabbá téve a napelem nagyon alacsony konverziós hatékonysága ellenére. Közel 100%, de nagyon fontos. Németországban egy déli fekvésű tetőre szerelt 3 kW-os sorozatú modul várhatóan 2550 kWh-t termel évente. Ha az inverter hatásfokát 95%-ról 96%-ra növelik, évente további 25 kWh villamos energia termelhető. A további szolármodulok használatának költsége ennek a 25 kWh-nak az előállításához megegyezik egy inverter hozzáadásával. Mivel a hatékonyság 95%-ról 96%-ra történő növelése nem fogja megkétszerezni az inverter költségét, elkerülhetetlen a hatékonyabb inverterbe való befektetés. A feltörekvő tervezéseknél az inverter hatékonyságának a legköltséghatékonyabb módon történő növelése kulcsfontosságú tervezési kritérium. Ami az inverter megbízhatóságát és költségét illeti, ez két másik tervezési kritérium. A nagyobb hatékonyság csökkenti a hőmérséklet-ingadozásokat a terhelési ciklus során, ezáltal javítja a megbízhatóságot, így ezek az irányelvek tulajdonképpen összefüggenek. A modulok használata a megbízhatóságot is növeli.

Boost kapcsoló és dióda

Az összes bemutatott topológia gyors kapcsolású tápkapcsolót igényel. A gyorsító fokozat és a teljes híd konverziós fokozat gyors kapcsolódiódákat igényel. Ezenkívül az alacsony frekvenciájú (100 Hz) kapcsolásra optimalizált kapcsolók is hasznosak ezekhez a topológiákhoz. Bármely szilíciumtechnológia esetében a gyors kapcsolásra optimalizált kapcsolók vezetési veszteségei nagyobbak, mint az alacsony frekvenciájú kapcsolási alkalmazásokhoz optimalizált kapcsolók.

A boost fokozatot általában folyamatos áram módú átalakítónak tervezték. Az inverterben használt tömbben lévő napelem modulok számától függően választhat, hogy 600 V-os vagy 1200 V-os eszközöket használ. A tápkapcsolókhoz két választási lehetőség a MOSFET és az IGBT. Általánosságban elmondható, hogy a MOSFET-ek magasabb kapcsolási frekvencián működhetnek, mint az IGBT-k. Emellett a testdióda hatását mindig figyelembe kell venni: a boost fokozat esetében ez nem probléma, mivel a testdióda normál üzemmódban nem vezet. A MOSFET vezetési veszteségeit az RDS(ON) bekapcsolási ellenállásból lehet kiszámítani, amely arányos az adott MOSFET család effektív szerszámterületével. Amikor a névleges feszültség 600 V-ról 1200 V-ra változik, a MOSFET vezetési veszteségei jelentősen megnőnek. Ezért még akkor is, ha a névleges RDS(ON) egyenértékű, az 1200 V-os MOSFET nem elérhető, vagy az ára túl magas.

A 600 V névleges feszültségnövelő kapcsolókhoz szuperjunkciós MOSFET-ek használhatók. A nagyfrekvenciás kapcsolási alkalmazásoknál ez a technológia rendelkezik a legjobb vezetési veszteséggel. 100 milliohm alatti RDS(ON) értékű MOSFET-ek a TO-220 csomagokban és 50 milliohm alatti RDS(ON) értékű MOSFET-ek a TO-247 csomagokban. Az 1200 V-os tápellátást igénylő szoláris inverterek esetében az IGBT a megfelelő választás. A fejlettebb IGBT-technológiák, mint például az NPT Trench és az NPT Field Stop, a vezetési veszteségek csökkentésére vannak optimalizálva, de a nagyobb kapcsolási veszteségek rovására, így kevésbé alkalmasak a magas frekvenciájú boost alkalmazásokra.

A régi NPT planáris technológiára alapozva egy FGL40N120AND készüléket fejlesztettek ki, amely nagy kapcsolási frekvenciával javíthatja a boost áramkör hatékonyságát. EOFF-ja 43uJ/A. A fejlettebb technológiájú eszközökhöz képest az EOFF 80uJ/A, de meg kell szerezni. Ez a fajta teljesítmény nagyon nehéz. Az FGL40N120AND készülék hátránya, hogy a VCE(SAT) telítési feszültségesés (3,0V vs. 2,1V 125ºC-on) magas, de a magas kapcsolási frekvenciákon lévő alacsony kapcsolási veszteségei bőven pótolják ezt. A készülék egy anti-párhuzamos diódát is tartalmaz. Normál boost üzemmódban ez a dióda nem vezet. Indításkor vagy tranziens körülmények között azonban előfordulhat, hogy a boost áramkör aktív üzemmódba kerül, amely esetben az anti-párhuzamos dióda vezet. Mivel magának az IGBT-nek nincs belső testdiódája, ez a közös csomagolású dióda szükséges a megbízható működés biztosításához. A boost diódákhoz gyors helyreállítású diódákra van szükség, mint például a Stealth™ vagy szénszilícium diódák. A szén-szilícium diódák előremenő feszültsége és vesztesége nagyon alacsony. A boost dióda kiválasztásakor figyelembe kell venni a fordított visszaállító áram (vagy a szén-szilícium dióda csatlakozási kapacitásának) hatását a boost kapcsolóra, mivel ez további veszteségeket eredményez. Itt az újonnan piacra dobott Stealth II dióda FFP08S60S nagyobb teljesítményt nyújthat. Ha VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us, és a ház hőmérséklete 100ºC, a számított kapcsolási veszteség alacsonyabb, mint az FFP08S60S 205mJ paraméter. Az ISL9R860P2 Stealth dióda használatával ez az érték eléri a 225 mJ-t. Ezért ez is javítja az inverter hatékonyságát magas kapcsolási frekvenciákon.

Hídkapcsolók és diódák

A MOSFET teljes híd szűrése után a kimeneti híd 50 Hz-es szinuszos feszültség- és áramjelet generál. Gyakori megvalósítás a szabványos teljes híd architektúra használata (2. ábra). Az ábrán, ha a bal felső és a jobb alsó kapcsolók be vannak kapcsolva, pozitív feszültség terhelődik a bal és a jobb kapcsok között; ha a jobb felső és a bal alsó kapcsolók be vannak kapcsolva, negatív feszültség terhelődik a bal és a jobb kapcsok között. Ennél az alkalmazásnál csak egy kapcsoló van bekapcsolva egy bizonyos ideig. Az egyik kapcsoló PWM magas frekvenciára, a másik pedig alacsony frekvenciára 50 Hz-re kapcsolható. Mivel a bootstrap áramkör az alsó kategóriás eszközök átalakítására támaszkodik, az alsó kategóriás eszközöket PWM magas frekvenciára, míg a felső kategóriás eszközöket 50 Hz-es alacsony frekvenciára kapcsolják. Ez az alkalmazás 600 V-os tápkapcsolót használ, így a 600 V-os szuperjunkciós MOSFET nagyon alkalmas ehhez a nagy sebességű kapcsolókészülékhez. Mivel ezek a kapcsolóeszközök a kapcsoló bekapcsolt állapotában ellenállnak a többi eszköz teljes fordított visszanyerő áramának, a gyors helyreállítási szuperjunkciós eszközök, például a 600 V-os FCH47N60F ideális választás. Az RDS(ON) 73 milliohm, a vezetési vesztesége pedig nagyon alacsony a többi hasonló gyors helyreállítási eszközhöz képest. Ha ez az eszköz 50 Hz-en konvertál, nincs szükség a gyors helyreállítási funkció használatára. Ezek az eszközök kiváló dv/dt és di/dt karakterisztikával rendelkeznek, ami javítja a rendszer megbízhatóságát a szabványos szuperjunkciós MOSFET-ekhez képest.

Egy másik lehetőség, amelyet érdemes megvizsgálni, az FGH30N60LSD eszköz használata. Ez egy 30A/600V IGBT, amelynek VCE(SAT) telítési feszültsége mindössze 1,1V. Kikapcsolási vesztesége EOFF igen nagy, eléri a 10mJ-t, így csak alacsony frekvenciás átalakításra alkalmas. Az 50 milliohmos MOSFET bekapcsolt RDS(ON) feszültsége üzemi hőmérsékleten 100 milliohm. Ezért a 11A-nél ugyanaz a VDS, mint az IGBT VCE(SAT). Mivel ez az IGBT régebbi lebontási technológián alapul, a VCE(SAT) nem sokat változik a hőmérséklettel. Ez az IGBT ezért csökkenti a kimeneti híd teljes veszteségét, ezáltal növeli az inverter általános hatékonyságát. Az a tény is hasznos, hogy az FGH30N60LSD IGBT félciklusonként átvált az egyik energiaátalakítási technológiáról egy másik dedikált topológiára. Az IGBT-ket itt topológiai kapcsolóként használják. A gyorsabb kapcsolás érdekében hagyományos és gyors helyreállítási szuperjunkciós eszközöket használnak. Az 1200 V-os dedikált topológiához és a teljes hídszerkezethez a fent említett FGL40N120AND egy olyan kapcsoló, amely nagyon alkalmas új, nagyfrekvenciás szoláris inverterekhez. Amikor a speciális technológiák diódákat igényelnek, a Stealth II, a Hyperfast™ II diódák és a szén-szilícium diódák nagyszerű megoldások.

funkció:

Az inverternek nemcsak egyenáram-váltóáram-átalakítás funkciója van, hanem a napelemek teljesítményének maximalizálása és a rendszerhiba-védelem funkciója is. Összefoglalva, vannak automatikus indítási és leállítási funkciók, maximális teljesítmény-követő vezérlő funkció, független működésgátló funkció (hálózatra csatlakoztatott rendszerek esetén), automatikus feszültségbeállító funkció (hálózatra csatlakoztatott rendszerek esetén), DC-érzékelő funkció (hálózatra csatlakoztatott rendszerek esetén). ), és egyenáramú földérzékelés. Funkció (hálózatra kapcsolt rendszereknél). Íme egy rövid bevezető az automatikus indítási és leállítási funkciókhoz, valamint a maximális teljesítmény-követő vezérlő funkcióhoz.

Automatikus működés és kikapcsolási funkció: Reggeli napkelte után fokozatosan növekszik a napsugárzás intenzitása, és a napelem teljesítménye is nő. Az inverter működéséhez szükséges kimeneti teljesítmény elérésekor az inverter automatikusan elindul. Az üzembe helyezés után az inverter folyamatosan figyeli a napelem modulok kimenetét. Amíg a napelem modulok kimenő teljesítménye nagyobb, mint az inverteres feladathoz szükséges kimeneti teljesítmény, az inverter tovább működik; napnyugtáig leáll, még akkor is, ha az inverter esős napokon is működik. Amikor a szolármodul teljesítménye csökken, és az inverter kimenete megközelíti a 0-t, az inverter készenléti állapotba kerül.

Maximális teljesítménykövető vezérlő funkció: A napelem modul teljesítménye a napsugárzás intenzitásával és magának a napelem modulnak a hőmérsékletével (chip hőmérséklet) változik. Ezen túlmenően, mivel a napelem moduloknak az a jellemzője, hogy a feszültség az áram növekedésével csökken, van egy optimális működési pont, amely maximális teljesítményt érhet el. Változik a napsugárzás intenzitása, és nyilván az optimális munkapont is változik. Ezekhez a változásokhoz kapcsolódóan a napelem modul munkapontja mindig a maximális teljesítményponton marad, és a rendszer mindig a maximális teljesítményt a napelem modultól kapja. Ez a fajta vezérlés a maximális teljesítmény-követő vezérlés. A napenergia-termelő rendszerekben használt inverterek legnagyobb tulajdonsága, hogy tartalmazzák a maximális teljesítménypont-követő (MPPT) funkciót.

típus

Alkalmazási kör osztályozása

(1) Közönséges inverter

DC 12V vagy 24V bemenet, AC 220V, 50Hz kimenet, teljesítmény 75W-től 5000W-ig, egyes modellek AC és DC konverzióval, azaz UPS funkcióval rendelkeznek.

(2) Inverter/töltő minden az egyben gép

Az ilyen típusú inverterekben a felhasználók különféle áramforrásokat használhatnak a váltakozó áramú terhelések táplálására: ha van váltóáram, a váltakozó áramot a terhelés inverteren keresztüli táplálására vagy az akkumulátor töltésére használják; ha nincs váltóáram, az akkumulátort használják a váltakozó áramú terhelés táplálására. . Különféle áramforrásokkal együtt használható: akkumulátorok, generátorok, napelemek és szélturbinák.

(3) Speciális inverter postai és távközlési célokra

Kiváló minőségű 48 V-os inverterek biztosítása postai és távközlési szolgáltatásokhoz. A termékek jó minőségű, nagy megbízhatóságú, moduláris (a modul 1KW-os) inverterek, és N+1 redundancia funkcióval rendelkeznek, bővíthetők (teljesítmény 2KW-ról 20KW-ra). ).

(4) Speciális inverter légi és katonai célokra

Ez a típusú inverter 28 V DC bemenettel rendelkezik, és a következő AC kimeneteket tudja biztosítani: 26 V ac, 115 V ac, 230 V ac. Kimeneti frekvenciája lehet: 50Hz, 60Hz és 400Hz, a kimenő teljesítmény pedig 30VA-tól 3500VA-ig terjed. Léteznek DC-DC átalakítók és frekvenciaátalakítók is a repülés számára.

Kimeneti hullámforma osztályozás

(1) Négyszöghullámú inverter

A négyszöghullámú inverter által kiadott váltakozó feszültség hullámalakja négyszöghullám. Az ilyen típusú inverterek által használt inverter áramkörök nem teljesen azonosak, de a közös jellemző az, hogy az áramkör viszonylag egyszerű, és a tápkapcsoló csövek száma kicsi. A tervezési teljesítmény általában száz watt és egy kilowatt között van. A négyzethullámú inverter előnyei: egyszerű áramkör, olcsó ár és egyszerű karbantartás. Hátránya, hogy a négyszögletű feszültség nagyszámú magasrendű harmonikust tartalmaz, ami további veszteségeket okoz a vasmagos induktorral vagy transzformátorral ellátott terhelési berendezésekben, interferenciát okozva a rádiókban és egyes kommunikációs berendezésekben. Ezenkívül az ilyen típusú inverternek vannak olyan hiányosságai, mint például az elégtelen feszültségszabályozási tartomány, hiányos védelmi funkció és viszonylag magas zajszint.

(2) Lépéshullám-inverter

Az ilyen típusú inverter váltakozó áramú feszültség hullámalakja lépéshullám. Az inverternek számos különböző vonala van a léptetőhullám-kimenet megvalósítására, és a lépések száma a kimeneti hullámformában nagyon változó. A léptetőhullám-inverter előnye, hogy a négyszöghullámhoz képest jelentősen javul a kimeneti hullámforma, és csökken a magasrendű harmonikus tartalom. Ha a lépések elérik a 17-et, a kimeneti hullámforma kvázi szinuszos hullámot érhet el. Transzformátor nélküli kimenet használata esetén az általános hatásfok nagyon magas. Hátránya, hogy a létrahullám-szuperpozíciós áramkör sok teljesítménykapcsoló csövet használ, és egyes áramköri formák több DC tápbemenetet igényelnek. Ez megnehezíti a napelemsorok csoportosítását és bekötését, valamint az akkumulátorok kiegyensúlyozott töltését. Ezen túlmenően, a lépcsőház hullámfeszültsége még mindig magas frekvenciájú interferenciát okoz a rádiókban és néhány kommunikációs berendezésben.

Szinuszos inverter

A szinuszos inverter által kibocsátott váltakozó feszültség hullámalakja szinuszhullám. A szinuszos inverter előnyei a jó kimeneti hullámforma, nagyon alacsony torzítás, csekély interferencia a rádiókban és berendezésekben, valamint alacsony zajszint. Ezenkívül teljes körű védelmi funkciókkal és magas általános hatékonysággal rendelkezik. A hátrányok a következők: az áramkör viszonylag bonyolult, magas karbantartási technológiát igényel és drága.

A fenti három típusú inverter besorolása segítséget jelent a fotovoltaikus rendszerek és szélenergia rendszerek tervezői és felhasználói számára az inverterek azonosításában és kiválasztásában. Valójában az azonos hullámformájú inverterek még mindig nagy különbségeket mutatnak az áramköri elvekben, a használt eszközökben, a szabályozási módszerekben stb.

Egyéb osztályozási módszerek

1. A kimeneti váltóáram frekvenciája szerint teljesítmény frekvenciaváltóra, közepes frekvenciaváltóra és nagyfrekvenciás inverterre osztható. Az elektromos frekvenciaváltó frekvenciája 50-60 Hz; a középfrekvenciás inverter frekvenciája általában 400 Hz és több mint tíz kHz között van; a nagyfrekvenciás inverterek frekvenciája általában több mint tíz kHz–MHz.

2. Az inverter által kibocsátott fázisok száma szerint egyfázisú inverterre, háromfázisú inverterre és többfázisú inverterre osztható.

3. Az inverter kimenő teljesítményének rendeltetési helye szerint aktív inverterre és passzív inverterre osztható. Aktív inverternek nevezünk minden olyan invertert, amely az inverter által kibocsátott elektromos energiát az ipari villamosenergia-hálózatba továbbítja; Minden olyan invertert, amely az inverter által kibocsátott elektromos energiát valamilyen elektromos terhelésre továbbítja, passzív inverternek nevezzük. eszköz.

4. Az inverter fő áramkörének formája szerint egyvégű inverterre, push-pull inverterre, félhíd inverterre és teljes híd inverterre osztható.

5. Az inverter fő kapcsolókészülékének típusa szerint tirisztoros inverterre, tranzisztoros inverterre, térhatású inverterre és szigetelt kapu bipoláris tranzisztoros (IGBT) inverterre osztható. Két kategóriába sorolható: "félig vezérelt" inverter és "teljesen vezérelt" inverter. Az előbbi nem képes önkikapcsolni, és az alkatrész bekapcsolás után elveszíti vezérlő funkcióját, ezért "félig vezérelt"-nek nevezik, és a közönséges tirisztorok ebbe a kategóriába tartoznak; utóbbi rendelkezik önkikapcsolási lehetőséggel, vagyis nincs eszköz A be- és kikapcsolást a vezérlőelektródával lehet vezérelni, ezért "teljesen vezérelt típusnak" nevezik. A teljesítménymező-tranzisztorok és az insulated gate bi-power tranzisztorok (IGBT) mind ebbe a kategóriába tartoznak.

6. Az egyenáramú tápegység szerint feszültségforrás-inverterre (VSI) és áramforrás-inverterre (CSI) osztható. Az előbbi esetben a DC feszültség közel állandó, a kimeneti feszültség pedig egy váltakozó négyszöghullám; az utóbbiban az egyenáram közel állandó, a kimeneti áram pedig váltakozó négyszöghullám.

7. Az inverteres vezérlési módszer szerint frekvenciamodulációs (PFM) inverterre és impulzusszélesség-modulációs (PWM) inverterre osztható.

8. Az inverter kapcsoló áramkörének működési módja szerint rezonáns inverterre, fix frekvenciájú kemény kapcsoló inverterre és fix frekvenciájú lágy kapcsoló inverterre osztható.

9. Az inverter kommutációs módszere szerint terheléskommutált inverterre és önkommutált inverterre osztható.

Teljesítmény paraméterek:

Számos paraméter és műszaki feltétel írja le az inverter teljesítményét. Itt csak rövid magyarázatot adunk az inverterek értékelésénél általánosan használt műszaki paraméterekre.

1. Az inverter használatának környezeti feltételei. Az inverter normál használati feltételei: a tengerszint feletti magasság nem haladja meg az 1000 m-t, a levegő hőmérséklete 0-+40 ℃.

2. DC bemeneti tápellátás feltételei, bemeneti egyenfeszültség ingadozási tartománya: az akkumulátorcsomag névleges feszültségértékének ±15%-a.

3. Névleges kimeneti feszültség, a bemeneti egyenfeszültség meghatározott megengedett ingadozási tartományán belül, azt a névleges feszültségértéket jelenti, amelyet az inverternek ki kell adnia. A kimeneti névleges feszültség értékének stabil pontossága általában a következő feltételekkel rendelkezik:

(1) Állandósult üzemmódban a feszültség ingadozási tartományt korlátozni kell, például eltérése nem haladhatja meg a névleges érték ±3%-át vagy ±5%-át.

(2) Dinamikus helyzetekben, amikor a terhelés hirtelen megváltozik, vagy más zavaró tényezők befolyásolják, a kimeneti feszültség eltérése nem haladhatja meg a névleges érték ±8%-át vagy ±10%-át.

4. Névleges kimeneti frekvencia, az inverter kimeneti váltakozó feszültségének frekvenciája viszonylag stabil értéknek kell lennie, általában 50 Hz teljesítményfrekvenciának. Normál munkakörülmények között az eltérésnek ±1%-on belül kell lennie.

5. A névleges kimeneti áram (vagy névleges kimeneti kapacitás) az inverter névleges kimeneti áramát jelzi a megadott terhelési teljesítménytényező tartományon belül. Egyes inverter termékek névleges kimeneti teljesítményt adnak VA-ban vagy kVA-ban kifejezve. Az inverter névleges kapacitása, ha a kimeneti teljesítménytényező 1 (azaz tisztán rezisztív terhelés), a névleges kimeneti feszültség a névleges kimeneti áram szorzata.

6. Névleges teljesítmény hatékonyság. Az inverter hatásfoka a kimenő teljesítményének a bemeneti teljesítményéhez viszonyított aránya meghatározott üzemi körülmények között, százalékban kifejezve. Az inverter hatásfoka névleges teljesítmény mellett teljes terhelési hatásfok, a névleges teljesítmény 10%-ánál pedig alacsony terhelési hatásfok.

7. Az inverter maximális harmonikus tartalma. Szinuszos inverter esetén ellenállásos terhelés mellett a kimeneti feszültség maximális harmonikus tartalma ≤10%.

8. Az inverter túlterhelési kapacitása az inverter azon képességére vonatkozik, hogy meghatározott feltételek mellett rövid időn belül a névleges áramértéknél többet tud leadni. Az inverter túlterhelési kapacitásának meg kell felelnie bizonyos követelményeknek a megadott terhelési teljesítménytényező mellett.

9. Az inverter hatásfoka az inverter kimenő aktív teljesítményének a bemeneti aktív teljesítményhez (vagy egyenáramhoz) viszonyított aránya a névleges kimeneti feszültség, kimeneti áram és a megadott terhelési teljesítménytényező mellett.

10. A terhelési teljesítménytényező az inverter induktív vagy kapacitív terhelések szállítására való képességét jelenti. Szinuszos hullám körülmények között a terhelési teljesítménytényező 0,7-0,9 (késés), a névleges érték pedig 0,9.

11. Terhelési aszimmetria. 10%-os aszimmetrikus terhelés mellett a rögzített frekvenciájú háromfázisú inverter kimeneti feszültségének aszimmetriája ≤10%.

12. Kimeneti feszültség kiegyensúlyozatlansága. Normál üzemi körülmények között az inverter által kibocsátott háromfázisú feszültségkiegyensúlyozatlanság (a fordított sorrendű komponens és a pozitív sorrendű komponens aránya) nem haladhatja meg a meghatározott értéket, általában %-ban kifejezve, például 5% vagy 8%.

13. Indítási jellemzők: Normál üzemi körülmények között az inverternek képesnek kell lennie rendesen 5-ször egymás után indulni teljes terhelés mellett és terhelés nélkül is.

14. Védelmi funkciók, az invertert be kell állítani: rövidzárlat elleni védelem, túláramvédelem, túlmelegedés elleni védelem, túlfeszültség védelem, alulfeszültség védelem és fáziskiesés elleni védelem. Ezek közül a túlfeszültségvédelem azt jelenti, hogy a feszültségstabilizáló intézkedésekkel nem rendelkező invertereknél a kimeneti túlfeszültség elleni védelmi intézkedéseknek kell lenniük, hogy megvédjék a negatív kapcsot a kimeneti túlfeszültség okozta károsodástól. A túláramvédelem az inverter túláramvédelmére utal, amelynek képesnek kell lennie az időben történő működés biztosítására, ha a terhelés rövidre záródik, vagy az áram meghaladja a megengedett értéket, hogy megvédje a túlfeszültség okozta károsodástól.

15. Interferencia és interferencia elleni védelem, az inverternek képesnek kell lennie arra, hogy ellenálljon az elektromágneses interferenciának az általános környezetben meghatározott normál munkakörülmények között. Az inverter interferencia elleni teljesítményének és elektromágneses kompatibilitásának meg kell felelnie a vonatkozó szabványoknak.

16. A nem gyakran üzemeltetett, felügyelt és karbantartott invertereknek ≤95 db-nek kell lenniük; A gyakran üzemeltetett, felügyelt és karbantartott invertereknek ≤80db-nek kell lenniük.

17. Kijelző, az invertert fel kell szerelni az olyan paraméterek adatmegjelenítőjével, mint például a váltakozó áramú kimeneti feszültség, a kimeneti áram és a kimeneti frekvencia, valamint a bemeneti feszültség alatti, feszültség alatti és hibaállapot jeleinek kijelzésével.

18. Kommunikációs funkció. A távoli kommunikációs funkció lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy ellenőrizzék a gép működési állapotát és a tárolt adatokat anélkül, hogy a helyszínre mennének.

19. A kimeneti feszültség hullámforma-torzulása. Ha az inverter kimeneti feszültsége szinuszos, meg kell adni a maximálisan megengedett hullámforma torzítást (vagy harmonikus tartalmat). Általában a kimeneti feszültség teljes hullámforma-torzításaként fejezik ki, értéke nem haladhatja meg az 5%-ot (egyfázisú kimenet esetén 10% megengedett).

20. Indítási jellemzők, amelyek az inverter terhelésre való indíthatóságát és dinamikus működés közbeni teljesítményét jellemzik. Az inverternek megbízható indítást kell biztosítania névleges terhelés mellett.

21. Zaj. A transzformátorok, a szűrőinduktorok, az elektromágneses kapcsolók, a ventilátorok és a teljesítményelektronikai berendezések egyéb alkatrészei mind zajt keltenek. Ha az inverter normálisan működik, annak zaja nem haladhatja meg a 80 dB-t, és egy kis inverter zaja nem haladhatja meg a 65 dB-t.

Az akkumulátor jellemzői:

PV akkumulátor

A napelemes inverteres rendszer kifejlesztéséhez fontos először megérteni a napelemek (PV cellák) különböző jellemzőit. Rp és Rs parazita ellenállások, amelyek ideális körülmények között végtelenek, illetve nullák.

A fényintenzitás és a hőmérséklet jelentősen befolyásolhatja a PV cellák működési jellemzőit. Az áramerősség arányos a fény intenzitásával, de a fény változása kevéssé befolyásolja az üzemi feszültséget. Az üzemi feszültséget azonban befolyásolja a hőmérséklet. Az akkumulátor hőmérsékletének növekedése csökkenti az üzemi feszültséget, de csekély hatással van a generált áramra. Az alábbi ábra szemlélteti a hőmérséklet és a fény hatásait a PV modulokra.

A fényintenzitás változása nagyobb hatással van az akkumulátor kimeneti teljesítményére, mint a hőmérséklet változása. Ez minden általánosan használt PV-anyagra igaz. A két hatás kombinációjának fontos következménye, hogy a PV cella teljesítménye csökken a fényintenzitás csökkenésével és/vagy a hőmérséklet emelkedésével.

Maximális teljesítménypont (MPP)

A napelemek a feszültségek és áramok széles tartományában működhetnek. Az MPP-t úgy határozzák meg, hogy folyamatosan növelik a megvilágított cella ellenállási terhelését nulláról (zárlati esemény) nagyon magas értékre (szakadt áramköri esemény). Az MPP az a működési pont, ahol a V x I eléri a maximális értékét, és ennél a megvilágítási intenzitásnál a maximális teljesítmény érhető el. A kimeneti teljesítmény rövidzárlat (PV feszültség egyenlő nullával) vagy szakadás (PV áram egyenlő nullával) esemény esetén nulla.

A kiváló minőségű monokristályos szilícium napelemek 0,60 V nyitott áramköri feszültséget állítanak elő 25°C hőmérsékleten. Teljes napfénynél és 25°C-os levegőhőmérsékletnél egy adott cella hőmérséklete megközelítheti a 45°C-ot, ami kb. 0,55V-ra csökkenti a nyitott áramköri feszültséget. A hőmérséklet emelkedésével a nyitott áramkör feszültsége tovább csökken, amíg a PV modul rövidzárlat nem következik be.

A maximális teljesítmény 45°C-os akkumulátorhőmérséklet mellett általában 80%-os nyitott áramköri feszültség és 90%-os rövidzárlati áram mellett érhető el. Az akkumulátor zárlati árama szinte arányos a megvilágítással, és a megvilágítás 80%-os csökkentésével a szakadási feszültség csak 10%-kal csökkenhet. A gyengébb minőségű akkumulátorok gyorsabban csökkentik a feszültséget, amikor az áramerősség nő, ezáltal csökken a rendelkezésre álló teljesítmény. A kibocsátás 70%-ról 50%-ra, sőt csak 25%-ra esett vissza.

A napelemes mikroinverternek biztosítania kell, hogy a PV modulok az MPP-n mindenkor működjenek, hogy a PV modulokból a lehető legtöbb energiát lehessen nyerni. Ez a maximális teljesítménypont vezérlőhurok használatával érhető el, más néven Maximum Power Point Tracker (MPPT). Az MPP követés magas arányának eléréséhez az is szükséges, hogy a PV kimeneti feszültség hullámossága elég kicsi legyen ahhoz, hogy a PV áram ne változzon túl sokat, amikor a maximális teljesítménypont közelében működik.

A PV-modulok MPP feszültségtartománya általában 25V és 45V között definiálható, körülbelül 250 W-os áramtermeléssel és 50 V alatti nyitott áramköri feszültséggel.

Használat és karbantartás:

használat

1. Csatlakoztassa és telepítse a berendezést szigorúan az inverter kezelési és karbantartási útmutatójában foglalt követelményeknek megfelelően. A telepítés során gondosan ellenőrizze: a vezeték átmérője megfelel-e a követelményeknek; hogy az alkatrészek és a kivezetések meglazultak-e a szállítás során; a szigetelt részek jól szigeteltek-e; hogy a rendszer földelése megfelel-e az előírásoknak.

2. Az invertert szigorúan a használati és karbantartási utasításoknak megfelelően kell üzemeltetni és használni. Különösen: a gép bekapcsolása előtt ügyeljen arra, hogy a bemeneti feszültség normális-e; működés közben ügyeljen arra, hogy a gép be- és kikapcsolásának sorrendje megfelelő-e, és hogy az egyes mérők és jelzőlámpák jelzései normálisak-e.

3. Az inverterek általában automatikus védelemmel rendelkeznek az áramkör megszakadása, túláram, túlfeszültség, túlmelegedés és egyéb elemek ellen, így amikor ezek a jelenségek előfordulnak, nincs szükség manuális leállításra; Az automatikus védelem védelmi pontjai általában gyárilag vannak beállítva, és nincs szükség újbóli beállításra.

4. Az inverter szekrényében nagy feszültség van. A kezelők általában nem nyithatják ki a szekrény ajtaját, és a szekrény ajtaját rendes időkben be kell zárni.

5. Ha a helyiség hőmérséklete meghaladja a 30°C-ot, hőelvezetési és hűtési intézkedéseket kell tenni a berendezés meghibásodásának megelőzése és a berendezés élettartamának meghosszabbítása érdekében.

Karbantartás és ellenőrzés

1. Rendszeresen ellenőrizze, hogy az inverter egyes részeinek vezetéke szilárd-e, és nincs-e lazaság. Különösen a ventilátort, a tápmodult, a bemeneti csatlakozót, a kimeneti csatlakozót és a földelést kell gondosan ellenőrizni.

2. A riasztó kikapcsolása után nem szabad azonnal bekapcsolni. Az okot az üzembe helyezés előtt ki kell deríteni és meg kell javítani. Az ellenőrzést szigorúan az inverter karbantartási kézikönyvében meghatározott lépésekkel összhangban kell elvégezni.

3. A kezelőknek speciális képzésben kell részesülniük, és képesnek kell lenniük az általános hibák okainak meghatározására és kiküszöbölésére, mint például a biztosítékok, alkatrészek és sérült áramköri lapok ügyes cseréje. Képzetlen személyzet nem kezelheti a berendezést.

4. Ha nehezen hárítható baleset történik, vagy a baleset oka nem tisztázott, a balesetről részletes nyilvántartást kell vezetni, és időben értesíteni kell az inverter gyártóját a megoldás érdekében.