Ensiklopedia pengenalan inverter surya

Pembalik , juga dikenal sebagai pengatur daya dan pengatur daya, merupakan bagian penting dari sistem fotovoltaik. Fungsi utama inverter fotovoltaik adalah mengubah daya DC yang dihasilkan panel surya menjadi daya AC yang digunakan oleh peralatan rumah tangga. Semua listrik yang dihasilkan panel surya harus diproses oleh inverter sebelum dapat dikeluarkan ke dunia luar. [1] Melalui rangkaian jembatan penuh, prosesor SPWM umumnya digunakan untuk menjalani modulasi, penyaringan, peningkatan tegangan, dll. untuk mendapatkan daya AC sinusoidal yang sesuai dengan frekuensi beban penerangan, tegangan pengenal, dll. untuk pengguna akhir sistem. Dengan inverter, baterai DC dapat digunakan untuk menyediakan daya AC ke peralatan.

Perkenalan:

Sistem pembangkit listrik AC surya terdiri dari panel surya, pengontrol muatan, inverter dan baterai; sistem pembangkit listrik tenaga surya DC tidak termasuk inverter. Proses pengubahan daya AC menjadi daya DC disebut penyearah, rangkaian yang melengkapi fungsi penyearah disebut rangkaian penyearah, dan alat yang melaksanakan proses penyearah disebut alat penyearah atau rectifier. Sejalan dengan itu, proses pengubahan daya DC menjadi daya AC disebut inverter, rangkaian yang melengkapi fungsi inverter disebut rangkaian inverter, dan perangkat yang melaksanakan proses inverter disebut peralatan inverter atau inverter.

Inti dari perangkat inverter adalah rangkaian saklar inverter yang disebut dengan rangkaian inverter. Rangkaian ini melengkapi fungsi inverter dengan menghidupkan dan mematikan saklar elektronika daya. Peralihan perangkat peralihan elektronika daya memerlukan pulsa penggerak tertentu, dan pulsa ini dapat diatur dengan mengubah sinyal tegangan. Rangkaian yang membangkitkan dan mengatur pulsa sering disebut rangkaian kendali atau loop kendali. Struktur dasar perangkat inverter meliputi, selain rangkaian inverter dan rangkaian kontrol yang disebutkan di atas, rangkaian proteksi, rangkaian keluaran, rangkaian masukan, rangkaian keluaran, dll.

Fitur:

Karena beragamnya bangunan, mau tidak mau akan menyebabkan beragamnya instalasi panel surya. Untuk memaksimalkan efisiensi konversi energi surya dengan tetap mempertimbangkan keindahan tampilan bangunan, hal ini memerlukan diversifikasi inverter kami untuk mencapai cara terbaik dalam memanfaatkan energi surya. Mengubah.

Inversi terpusat

Inverter terpusat umumnya digunakan dalam sistem pembangkit listrik fotovoltaik besar (>10kW). Banyak string fotovoltaik paralel dihubungkan ke input DC dari inverter terpusat yang sama. Umumnya, modul daya IGBT tiga fase digunakan untuk daya tinggi. Yang lebih kecil menggunakan transistor efek medan dan menggunakan pengontrol konversi DSP untuk meningkatkan kualitas daya yang dihasilkan sehingga sangat mendekati arus gelombang sinus. Fitur terbesarnya adalah daya tinggi dan biaya sistem yang rendah. Namun, efisiensi dan kapasitas produksi listrik dari keseluruhan sistem fotovoltaik dipengaruhi oleh pencocokan rangkaian fotovoltaik dan naungan parsial. Pada saat yang sama, keandalan pembangkit listrik seluruh sistem fotovoltaik dipengaruhi oleh buruknya status kerja kelompok unit fotovoltaik tertentu. Arah penelitian terbaru adalah penggunaan kontrol modulasi vektor ruang dan pengembangan koneksi topologi inverter baru untuk mendapatkan efisiensi tinggi pada kondisi beban parsial. Pada inverter terpusat SolarMax, kotak antarmuka susunan fotovoltaik dapat dipasang untuk memantau setiap rangkaian panel layar fotovoltaik. Jika salah satu string tidak berfungsi dengan baik, sistem akan mengirimkan informasi ke remote kontrol, dan string ini dapat dihentikan melalui remote control, sehingga kegagalan salah satu string fotovoltaik tidak akan mengurangi atau mempengaruhi kerja dan keluaran energi. dari keseluruhan sistem fotovoltaik.

Inverter tali

Inverter string telah menjadi inverter paling populer di pasar internasional. Inverter string didasarkan pada konsep modular. Setiap rangkaian fotovoltaik (1kW-5kW) melewati inverter, memiliki pelacakan puncak daya maksimum di ujung DC, dan dihubungkan secara paralel ke jaringan listrik di ujung AC. Banyak pembangkit listrik fotovoltaik besar menggunakan inverter string. Keuntungannya adalah tidak terpengaruh oleh perbedaan modul dan bayangan antar string, sekaligus mengurangi titik pengoperasian optimal modul fotovoltaik.

Ketidaksesuaian dengan inverter sehingga meningkatkan pembangkitan listrik. Keunggulan teknis ini tidak hanya mengurangi biaya sistem, namun juga meningkatkan keandalan sistem. Pada saat yang sama, konsep "master-slave" diperkenalkan di antara string, sehingga ketika daya dari satu string dalam sistem tidak dapat membuat satu inverter bekerja, beberapa kelompok string fotovoltaik dapat dihubungkan bersama untuk memungkinkan satu atau beberapa dari mereka untuk bekerja. , sehingga menghasilkan lebih banyak energi listrik. Konsep terbaru adalah beberapa inverter membentuk "tim" satu sama lain untuk menggantikan konsep "master-slave", sehingga membuat sistem lebih andal.

Inverter beberapa string

Inverter multi-string memanfaatkan keunggulan inverter terpusat dan inverter string, menghindari kekurangannya, dan dapat diterapkan pada pembangkit listrik fotovoltaik dengan beberapa kilowatt. Dalam inverter multi-string, pelacakan puncak daya individu yang berbeda dan konverter DC-ke-DC disertakan. DC diubah menjadi daya AC melalui inverter DC-ke-AC umum dan dihubungkan ke jaringan listrik. Peringkat string fotovoltaik yang berbeda (misalnya daya pengenal berbeda, jumlah modul per string berbeda, produsen modul berbeda, dll.), ukuran berbeda atau teknologi modul fotovoltaik berbeda, orientasi string berbeda (misalnya: timur, selatan dan barat) , sudut kemiringan atau bayangan yang berbeda, dapat dihubungkan ke inverter umum, dengan setiap senar beroperasi pada puncak daya maksimumnya masing-masing. Pada saat yang sama, panjang kabel DC dikurangi, meminimalkan efek bayangan antar senar dan kerugian yang disebabkan oleh perbedaan antar senar.

Inverter komponen

Modul inverter menghubungkan setiap modul fotovoltaik ke inverter, dan setiap modul memiliki pelacakan puncak daya maksimum yang independen, sehingga modul dan inverter bekerja sama dengan lebih baik. Biasanya digunakan pada pembangkit listrik fotovoltaik 50W hingga 400W, efisiensi totalnya lebih rendah dibandingkan inverter string. Karena keduanya dihubungkan secara paralel di sisi AC, hal ini meningkatkan kompleksitas perkabelan di sisi AC dan mempersulit perawatan. Hal lain yang perlu diselesaikan adalah bagaimana menyambung ke jaringan listrik dengan lebih efektif. Cara sederhananya adalah dengan menyambung ke jaringan listrik secara langsung melalui soket AC biasa, yang dapat mengurangi biaya dan pemasangan peralatan, namun seringkali standar keselamatan jaringan listrik di berbagai tempat tidak mengizinkannya. Dalam melakukan hal ini, perusahaan listrik dapat menolak sambungan langsung perangkat pembangkit ke stopkontak rumah tangga biasa. Faktor lain yang terkait dengan keselamatan adalah apakah trafo isolasi (frekuensi tinggi atau frekuensi rendah) diperlukan atau apakah inverter tanpa trafo diperbolehkan. Inverter ini paling banyak digunakan pada dinding tirai kaca.

Efisiensi Inverter Surya

Efisiensi inverter surya mengacu pada berkembangnya pasar inverter surya (inverter fotovoltaik) karena permintaan energi terbarukan. Dan inverter ini memerlukan efisiensi dan keandalan yang sangat tinggi. Rangkaian daya yang digunakan dalam inverter ini diperiksa dan direkomendasikan pilihan terbaik untuk perangkat switching dan penyearah. Struktur umum inverter fotovoltaik ditunjukkan pada Gambar 1. Ada tiga inverter berbeda yang dapat dipilih. Sinar matahari menyinari modul surya yang dihubungkan secara seri, dan setiap modul berisi sekumpulan unit sel surya yang dihubungkan secara seri. Tegangan arus searah (DC) yang dihasilkan oleh modul surya berada pada urutan beberapa ratus volt, tergantung pada kondisi pencahayaan susunan modul, suhu sel, dan jumlah modul yang dihubungkan secara seri.

Fungsi utama inverter jenis ini adalah mengubah tegangan DC masukan menjadi nilai stabil. Fungsi ini diimplementasikan melalui konverter boost dan memerlukan sakelar boost dan dioda boost. Pada arsitektur pertama, tahap peningkatan diikuti oleh konverter jembatan penuh yang terisolasi. Tujuan dari trafo jembatan penuh adalah untuk memberikan isolasi. Konverter jembatan penuh kedua pada keluaran digunakan untuk mengubah DC dari konverter jembatan penuh tahap pertama menjadi tegangan arus bolak-balik (AC). Outputnya disaring sebelum dihubungkan ke jaringan jaringan AC melalui sakelar relai kontak ganda tambahan, untuk memberikan isolasi yang aman jika terjadi gangguan dan isolasi dari jaringan pasokan di malam hari. Struktur kedua adalah skema yang tidak terisolasi. Diantaranya, tegangan AC dihasilkan langsung oleh keluaran tegangan DC pada tahap boost. Struktur ketiga menggunakan topologi inovatif sakelar daya dan dioda daya untuk mengintegrasikan fungsi bagian penguat dan pembangkit AC dalam topologi khusus, menjadikan inverter seefisien mungkin meskipun efisiensi konversi panel surya sangat rendah. Hampir 100% tetapi sangat penting. Di Jerman, modul seri 3kW yang dipasang di atap menghadap selatan diharapkan menghasilkan 2550 kWh per tahun. Jika efisiensi inverter ditingkatkan dari 95% menjadi 96%, tambahan listrik sebesar 25kWh dapat dihasilkan setiap tahun. Biaya penggunaan modul surya tambahan untuk menghasilkan 25kWh setara dengan penambahan inverter. Karena meningkatkan efisiensi dari 95% menjadi 96% tidak akan menggandakan biaya inverter, berinvestasi pada inverter yang lebih efisien adalah pilihan yang tidak dapat dihindari. Untuk desain baru, meningkatkan efisiensi inverter dengan cara yang paling hemat biaya merupakan kriteria desain utama. Mengenai keandalan dan biaya inverter, keduanya merupakan kriteria desain lainnya. Efisiensi yang lebih tinggi mengurangi fluktuasi suhu selama siklus beban, sehingga meningkatkan keandalan, sehingga pedoman ini sebenarnya saling berkaitan. Penggunaan modul juga akan meningkatkan keandalan.

Sakelar penguat dan dioda

Semua topologi yang ditampilkan memerlukan sakelar daya peralihan cepat. Tahap peningkatan dan tahap konversi jembatan penuh memerlukan peralihan dioda yang cepat. Selain itu, sakelar yang dioptimalkan untuk peralihan frekuensi rendah (100Hz) juga berguna untuk topologi ini. Untuk teknologi silikon apa pun, sakelar yang dioptimalkan untuk peralihan cepat akan memiliki kehilangan konduksi yang lebih tinggi dibandingkan sakelar yang dioptimalkan untuk aplikasi peralihan frekuensi rendah.

Tahap peningkatan umumnya dirancang sebagai konverter mode arus kontinu. Tergantung pada jumlah modul surya dalam susunan yang digunakan dalam inverter, Anda dapat memilih apakah akan menggunakan perangkat 600V atau 1200V. Dua pilihan untuk sakelar daya adalah MOSFET dan IGBT. Secara umum, MOSFET dapat beroperasi pada frekuensi switching yang lebih tinggi dibandingkan IGBT. Selain itu, pengaruh dioda bodi harus selalu diperhitungkan: dalam kasus tahap boost, hal ini tidak menjadi masalah karena dioda bodi tidak bekerja dalam mode pengoperasian normal. Kerugian konduksi MOSFET dapat dihitung dari RDS(ON) resistansi, yang sebanding dengan area cetakan efektif untuk kelompok MOSFET tertentu. Ketika tegangan pengenal berubah dari 600V ke 1200V, kerugian konduksi MOSFET akan meningkat pesat. Oleh karena itu, meskipun nilai RDS(ON) setara, MOSFET 1200V tidak tersedia atau harganya terlalu tinggi.

Untuk sakelar penguat dengan tegangan 600V, MOSFET superjungsi dapat digunakan. Untuk aplikasi peralihan frekuensi tinggi, teknologi ini memiliki kerugian konduksi terbaik. MOSFET dengan nilai RDS(ON) di bawah 100 miliohm pada paket TO-220 dan MOSFET dengan nilai RDS(ON) di bawah 50 miliohm pada paket TO-247. Untuk inverter surya yang memerlukan peralihan daya 1200V, IGBT adalah pilihan yang tepat. Teknologi IGBT yang lebih canggih, seperti NPT Trench dan NPT Field Stop, dioptimalkan untuk mengurangi kerugian konduksi, namun dengan mengorbankan kerugian switching yang lebih tinggi, sehingga kurang cocok untuk aplikasi boost pada frekuensi tinggi.

Berdasarkan teknologi planar NPT lama, perangkat FGL40N120AND dikembangkan yang dapat meningkatkan efisiensi rangkaian boost dengan frekuensi switching yang tinggi. Ini memiliki EOFF 43uJ/A. Dibandingkan dengan perangkat berteknologi lebih maju, EOFF adalah 80uJ/A, tetapi perlu diperoleh kinerja seperti ini sangat sulit. Kerugian dari perangkat FGL40N120AND adalah penurunan tegangan saturasi VCE(SAT) (3,0V vs. 2,1V pada 125ºC) tinggi, namun kerugian peralihannya yang rendah pada frekuensi peralihan peningkatan tinggi lebih dari sekadar menutupi hal ini. Perangkat ini juga mengintegrasikan dioda anti-paralel. Dalam operasi boost normal, dioda ini tidak akan bekerja. Namun, selama start-up atau selama kondisi transien, rangkaian boost dapat digerakkan ke mode aktif, dalam hal ini dioda anti-paralel akan bekerja. Karena IGBT sendiri tidak memiliki dioda bodi bawaan, dioda yang dikemas bersama ini diperlukan untuk memastikan pengoperasian yang andal. Untuk dioda penguat, diperlukan dioda pemulihan cepat seperti Stealth™ atau dioda silikon karbon. Dioda karbon-silikon memiliki tegangan maju dan rugi-rugi yang sangat rendah. Saat memilih dioda boost, efek arus pemulihan balik (atau kapasitansi sambungan dioda karbon-silikon) pada sakelar boost harus dipertimbangkan, karena hal ini akan mengakibatkan kerugian tambahan. Di sini, dioda Stealth II FFP08S60S yang baru diluncurkan dapat memberikan kinerja lebih tinggi. Ketika VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us, dan suhu casing 100ºC, kerugian peralihan yang dihitung lebih rendah daripada parameter FFP08S60S sebesar 205mJ. Menggunakan dioda Stealth ISL9R860P2, nilai ini mencapai 225mJ. Oleh karena itu, hal ini juga meningkatkan efisiensi inverter pada frekuensi switching yang tinggi.

Sakelar jembatan dan dioda

Setelah penyaringan jembatan penuh MOSFET, jembatan keluaran menghasilkan tegangan sinusoidal dan sinyal arus 50Hz. Implementasi yang umum adalah dengan menggunakan arsitektur jembatan penuh standar (Gambar 2). Pada gambar, jika sakelar di kiri atas dan kanan bawah dihidupkan, tegangan positif dibebani antara terminal kiri dan kanan; jika sakelar di kanan atas dan kiri bawah dihidupkan, tegangan negatif dibebani antara terminal kiri dan kanan. Untuk aplikasi ini, hanya satu saklar yang aktif dalam jangka waktu tertentu. Satu saklar dapat dialihkan ke frekuensi tinggi PWM dan saklar lainnya ke frekuensi rendah 50Hz. Karena rangkaian bootstrap bergantung pada konversi perangkat low-end, perangkat low-end dialihkan ke frekuensi tinggi PWM, sedangkan perangkat high-end dialihkan ke frekuensi rendah 50Hz. Aplikasi ini menggunakan saklar daya 600V, sehingga MOSFET superjungsi 600V sangat cocok untuk perangkat switching berkecepatan tinggi ini. Karena perangkat switching ini akan tahan terhadap arus pemulihan balik penuh dari perangkat lain saat sakelar aktif, perangkat superjungsi pemulihan cepat seperti 600V FCH47N60F adalah pilihan ideal. RDS(ON)-nya adalah 73 miliohm, dan kehilangan konduksinya sangat rendah dibandingkan perangkat pemulihan cepat serupa lainnya. Saat perangkat ini melakukan konversi pada 50Hz, tidak perlu menggunakan fitur pemulihan cepat. Perangkat ini memiliki karakteristik dv/dt dan di/dt yang sangat baik, yang meningkatkan keandalan sistem dibandingkan dengan MOSFET superjunction standar.

Pilihan lain yang perlu ditelusuri adalah penggunaan perangkat FGH30N60LSD. Ini adalah IGBT 30A/600V dengan tegangan saturasi VCE(SAT) hanya 1,1V. EOFF turn-off loss-nya sangat tinggi, mencapai 10mJ, sehingga hanya cocok untuk konversi frekuensi rendah. MOSFET 50 miliohm memiliki RDS(ON) resistansi sebesar 100 miliohm pada suhu pengoperasian. Oleh karena itu, pada 11A, ia memiliki VDS yang sama dengan VCE(SAT) IGBT. Karena IGBT ini didasarkan pada teknologi kerusakan lama, VCE(SAT) tidak banyak berubah terhadap suhu. Oleh karena itu, IGBT ini mengurangi kerugian keseluruhan pada jembatan keluaran, sehingga meningkatkan efisiensi inverter secara keseluruhan. Fakta bahwa IGBT FGH30N60LSD beralih dari satu teknologi konversi daya ke topologi khusus lainnya setiap setengah siklus juga berguna. IGBT digunakan di sini sebagai saklar topologi. Untuk peralihan yang lebih cepat, perangkat superjungsi pemulihan konvensional dan cepat digunakan. Untuk topologi khusus 1200V dan struktur jembatan penuh, FGL40N120AND yang disebutkan di atas adalah saklar yang sangat cocok untuk inverter surya frekuensi tinggi baru. Ketika teknologi khusus memerlukan dioda, dioda Stealth II, dioda Hyperfast™ II, dan dioda karbon-silikon adalah solusi yang tepat.

fungsi:

Inverter tidak hanya memiliki fungsi konversi DC ke AC, tetapi juga memiliki fungsi memaksimalkan kinerja sel surya dan fungsi proteksi kesalahan sistem. Singkatnya, terdapat fungsi pengoperasian dan pematian otomatis, fungsi kontrol pelacakan daya maksimum, fungsi pencegahan pengoperasian independen (untuk sistem yang terhubung ke jaringan), fungsi penyesuaian tegangan otomatis (untuk sistem yang terhubung ke jaringan), fungsi deteksi DC (untuk sistem yang terhubung ke jaringan). ), dan deteksi tanah DC. Fungsi (untuk sistem yang terhubung ke jaringan). Berikut adalah pengenalan singkat tentang fungsi pengoperasian dan pematian otomatis serta fungsi kontrol pelacakan daya maksimum.

Fungsi pengoperasian dan pematian otomatis: Setelah matahari terbit di pagi hari, intensitas radiasi matahari meningkat secara bertahap, dan keluaran sel surya juga meningkat. Ketika daya keluaran yang diperlukan untuk pengoperasian inverter tercapai, inverter secara otomatis mulai bekerja. Setelah memasuki pengoperasian, inverter akan memantau keluaran modul sel surya setiap saat. Selama daya keluaran modul sel surya lebih besar dari daya keluaran yang diperlukan untuk tugas inverter, inverter akan terus beroperasi; itu akan berhenti sampai matahari terbenam, meskipun Inverter juga dapat beroperasi pada hari hujan. Ketika keluaran modul surya menjadi lebih kecil dan keluaran inverter mendekati 0, inverter memasuki keadaan siaga.

Fungsi kontrol pelacakan daya maksimum: Output modul sel surya berubah seiring dengan intensitas radiasi matahari dan suhu modul sel surya itu sendiri (suhu chip). Selain itu, karena modul sel surya memiliki karakteristik tegangan menurun seiring bertambahnya arus, maka terdapat titik operasi optimal yang dapat memperoleh daya maksimal. Intensitas radiasi matahari berubah, dan tentunya titik kerja optimal juga berubah. Terkait dengan perubahan tersebut, titik kerja modul sel surya selalu dijaga pada titik daya maksimum, dan sistem selalu memperoleh keluaran daya maksimum dari modul sel surya. Kontrol semacam ini adalah kontrol pelacakan daya maksimum. Fitur terbesar inverter yang digunakan dalam sistem pembangkit listrik tenaga surya adalah adanya fungsi pelacakan titik daya maksimum (MPPT).

jenis

Klasifikasi ruang lingkup aplikasi

(1) Inverter biasa

Input DC 12V atau 24V, output AC 220V, 50Hz, daya dari 75W hingga 5000W, beberapa model memiliki konversi AC dan DC, yaitu fungsi UPS.

(2) Mesin all-in-one inverter/pengisi daya

Pada inverter jenis ini, pengguna dapat menggunakan berbagai bentuk daya untuk memberi daya pada beban AC: bila terdapat daya AC, daya AC tersebut digunakan untuk memberi daya pada beban melalui inverter, atau untuk mengisi daya baterai; ketika tidak ada daya AC, baterai digunakan untuk memberi daya pada beban AC. . Ini dapat digunakan bersama dengan berbagai sumber daya: baterai, generator, panel surya, dan turbin angin.

(3) Inverter khusus untuk pos dan telekomunikasi

Menyediakan inverter 48V berkualitas tinggi untuk layanan pos dan telekomunikasi. Produknya berkualitas baik, keandalan tinggi, inverter modular (modul 1KW), dan memiliki fungsi redundansi N+1 dan dapat diperluas (daya dari 2KW menjadi 20KW). ).

(4) Inverter khusus untuk penerbangan dan militer

Inverter jenis ini memiliki input 28Vdc dan dapat memberikan output AC sebagai berikut: 26Vac, 115Vac, 230Vac. Frekuensi keluarannya dapat berupa: 50Hz, 60Hz dan 400Hz, dan daya keluaran berkisar dari 30VA hingga 3500VA. Ada juga konverter DC-DC dan konverter frekuensi yang didedikasikan untuk penerbangan.

Klasifikasi bentuk gelombang keluaran

(1) Inverter gelombang persegi

Bentuk gelombang tegangan AC yang dihasilkan inverter gelombang persegi adalah gelombang persegi. Rangkaian inverter yang digunakan pada inverter jenis ini tidak sama persis, namun ciri umumnya adalah rangkaiannya relatif sederhana dan jumlah tabung saklar daya yang digunakan sedikit. Daya desain umumnya antara seratus watt dan satu kilowatt. Kelebihan inverter gelombang persegi adalah: rangkaian sederhana, harga murah dan perawatan mudah. Kerugiannya adalah tegangan gelombang persegi mengandung banyak harmonik tingkat tinggi, yang akan menghasilkan kerugian tambahan pada peralatan beban dengan induktor atau transformator inti besi, sehingga menyebabkan gangguan pada radio dan beberapa peralatan komunikasi. Selain itu, inverter jenis ini memiliki kekurangan seperti rentang pengaturan tegangan yang tidak mencukupi, fungsi proteksi yang tidak lengkap, dan noise yang relatif tinggi.

(2) Inverter gelombang langkah

Bentuk gelombang tegangan AC yang dihasilkan inverter jenis ini adalah gelombang langkah. Ada banyak jalur berbeda bagi inverter untuk mewujudkan keluaran gelombang langkah, dan jumlah langkah dalam bentuk gelombang keluaran sangat bervariasi. Keuntungan dari inverter gelombang langkah adalah bentuk gelombang keluaran meningkat secara signifikan dibandingkan gelombang persegi, dan kandungan harmonik tingkat tinggi berkurang. Ketika langkah mencapai lebih dari 17, bentuk gelombang keluaran dapat mencapai gelombang kuasi-sinusoidal. Ketika keluaran tanpa transformator digunakan, efisiensi keseluruhannya sangat tinggi. Kerugiannya adalah rangkaian superposisi gelombang tangga menggunakan banyak tabung sakelar daya, dan beberapa bentuk rangkaian memerlukan beberapa set input daya DC. Hal ini membawa masalah pada pengelompokan dan pengkabelan susunan sel surya serta pengisian baterai yang seimbang. Selain itu, tegangan gelombang tangga masih mempunyai beberapa interferensi frekuensi tinggi pada radio dan beberapa peralatan komunikasi.

Inverter gelombang sinus

Bentuk gelombang tegangan AC yang dihasilkan inverter gelombang sinus adalah gelombang sinus. Kelebihan inverter gelombang sinus adalah memiliki bentuk gelombang keluaran yang baik, distorsi yang sangat rendah, sedikit gangguan pada radio dan peralatan, serta kebisingan yang rendah. Selain itu, ia memiliki fungsi perlindungan lengkap dan efisiensi keseluruhan yang tinggi. Kekurangannya adalah: rangkaiannya relatif rumit, memerlukan teknologi perawatan yang tinggi, dan mahal.

Klasifikasi ketiga jenis inverter di atas berguna bagi perancang dan pengguna sistem fotovoltaik dan sistem tenaga angin untuk mengidentifikasi dan memilih inverter. Faktanya, inverter dengan bentuk gelombang yang sama masih memiliki perbedaan besar dalam prinsip rangkaian, perangkat yang digunakan, metode kontrol, dll.

Metode klasifikasi lainnya

1. Menurut frekuensi keluaran daya AC, dapat dibagi menjadi inverter frekuensi daya, inverter frekuensi menengah dan inverter frekuensi tinggi. Frekuensi inverter frekuensi daya adalah 50 hingga 60Hz; frekuensi inverter frekuensi menengah umumnya 400Hz hingga lebih dari sepuluh kHz; frekuensi inverter frekuensi tinggi umumnya lebih dari sepuluh kHz hingga MHz.

2. Menurut jumlah fasa keluaran inverter, dapat dibagi menjadi inverter satu fasa, inverter tiga fasa, dan inverter multi fasa.

3. Menurut tujuan daya keluaran inverter, dapat dibagi menjadi inverter aktif dan inverter pasif. Setiap inverter yang mentransmisikan keluaran energi listrik oleh inverter ke jaringan listrik industri disebut inverter aktif; setiap inverter yang mentransmisikan keluaran energi listrik oleh inverter ke suatu beban listrik disebut inverter pasif. perangkat.

4. Menurut bentuk rangkaian utama inverter, dapat dibagi menjadi inverter ujung tunggal, inverter dorong-tarik, inverter setengah jembatan, dan inverter jembatan penuh.

5. Menurut jenis perangkat switching utama inverter, dapat dibagi menjadi inverter thyristor, inverter transistor, inverter efek medan dan inverter transistor bipolar gerbang terisolasi (IGBT). Ini dapat dibagi menjadi dua kategori: inverter "semi-terkontrol" dan inverter "terkontrol penuh". Yang pertama tidak memiliki kemampuan untuk mematikan sendiri, dan komponen kehilangan fungsi kontrolnya setelah dihidupkan, sehingga disebut "semi-terkontrol" dan thyristor biasa termasuk dalam kategori ini; yang terakhir memiliki kemampuan untuk mematikan sendiri, yaitu, tidak ada perangkat. Hidup dan mati dapat dikontrol oleh elektroda kontrol, sehingga disebut "tipe yang dikontrol sepenuhnya". Transistor efek medan daya dan transistor bi-daya gerbang terisolasi (IGBT) semuanya termasuk dalam kategori ini.

6. Menurut catu daya DC, dapat dibagi menjadi inverter sumber tegangan (VSI) dan inverter sumber arus (CSI). Yang pertama, tegangan DC hampir konstan, dan tegangan keluarannya adalah gelombang persegi bolak-balik; yang terakhir, arus DC hampir konstan, dan arus keluarannya adalah gelombang persegi bolak-balik.

7. Menurut metode pengendalian inverter, dapat dibagi menjadi inverter modulasi frekuensi (PFM) dan inverter modulasi lebar pulsa (PWM).

8. Menurut mode kerja rangkaian switching inverter, dapat dibagi menjadi inverter resonansi, inverter switching keras frekuensi tetap dan inverter switching lunak frekuensi tetap.

9. Menurut metode pergantian inverter, inverter dapat dibagi menjadi inverter pergantian beban dan inverter pergantian mandiri.

Parameter kinerja:

Ada banyak parameter dan kondisi teknis yang menggambarkan kinerja sebuah inverter. Disini kami hanya memberikan penjelasan singkat mengenai parameter teknis yang biasa digunakan saat mengevaluasi inverter.

1. Kondisi lingkungan penggunaan inverter. Kondisi penggunaan normal inverter: ketinggian tidak melebihi 1000m, dan suhu udara 0~+40℃.

2. Kondisi catu daya masukan DC, rentang fluktuasi tegangan DC masukan: ±15% dari nilai tegangan pengenal paket baterai.

3. Tegangan keluaran terukur, dalam rentang fluktuasi tegangan DC masukan yang diizinkan, ini mewakili nilai tegangan pengenal yang harus dapat dihasilkan oleh inverter. Keakuratan stabil nilai tegangan pengenal keluaran umumnya mempunyai ketentuan sebagai berikut:

(1) Selama pengoperasian dalam kondisi tunak, rentang fluktuasi tegangan harus dibatasi, misalnya deviasinya tidak boleh melebihi ±3% atau ±5% dari nilai pengenal.

(2) Dalam situasi dinamis di mana beban berubah secara tiba-tiba atau dipengaruhi oleh faktor interferensi lainnya, deviasi tegangan keluaran tidak boleh melebihi ±8% atau ±10% dari nilai pengenal.

4. Frekuensi keluaran terukur, frekuensi tegangan AC keluaran inverter harus memiliki nilai yang relatif stabil, biasanya frekuensi daya 50Hz. Penyimpangan harus berada dalam ±1% dalam kondisi kerja normal.

5. Arus keluaran terukur (atau kapasitas keluaran terukur) menunjukkan arus keluaran terukur inverter dalam kisaran faktor daya beban yang ditentukan. Beberapa produk inverter memberikan kapasitas keluaran terukur, dinyatakan dalam VA atau kVA. Kapasitas pengenal inverter adalah ketika faktor daya keluaran adalah 1 (yaitu, beban resistif murni), tegangan keluaran pengenal adalah produk dari arus keluaran pengenal.

6. Nilai efisiensi keluaran. Efisiensi inverter adalah rasio daya keluaran terhadap daya masukan pada kondisi kerja tertentu, dinyatakan dalam%. Efisiensi inverter pada kapasitas keluaran terukur adalah efisiensi beban penuh, dan efisiensi pada 10% dari kapasitas keluaran terukur adalah efisiensi beban rendah.

7. Kandungan harmonik maksimum inverter. Untuk inverter gelombang sinus, di bawah beban resistif, kandungan harmonik maksimum dari tegangan keluaran harus ≤10%.

8. Kapasitas kelebihan beban inverter mengacu pada kemampuan inverter untuk menghasilkan keluaran lebih dari nilai arus pengenal dalam periode waktu singkat dalam kondisi tertentu. Kapasitas kelebihan beban inverter harus memenuhi persyaratan tertentu berdasarkan faktor daya beban yang ditentukan.

9. Efisiensi inverter adalah perbandingan daya aktif keluaran inverter dengan daya aktif masukan (atau daya DC) pada tegangan keluaran pengenal, arus keluaran, dan faktor daya beban yang ditentukan.

10. Faktor daya beban menunjukkan kemampuan inverter untuk membawa beban induktif atau kapasitif. Dalam kondisi gelombang sinus, faktor daya beban adalah 0,7~0,9 (lag), dan nilai pengenalnya adalah 0,9.

11. Muat asimetri. Di bawah beban asimetris 10%, asimetri tegangan keluaran inverter tiga fase frekuensi tetap harus ≤10%.

12. Ketidakseimbangan tegangan keluaran. Dalam kondisi pengoperasian normal, ketidakseimbangan tegangan tiga fasa (rasio komponen urutan terbalik terhadap komponen urutan positif) yang dihasilkan inverter tidak boleh melebihi nilai yang ditentukan, umumnya dinyatakan dalam %, misalnya 5% atau 8%.

13. Karakteristik pengasutan: Dalam kondisi pengoperasian normal, inverter harus dapat memulai secara normal 5 kali berturut-turut dalam kondisi pengoperasian beban penuh dan tanpa beban.

14. Fungsi proteksi, inverter harus diatur: proteksi hubung singkat, proteksi arus lebih, proteksi suhu berlebih, proteksi tegangan lebih, proteksi tegangan rendah dan proteksi kehilangan fasa. Diantaranya, proteksi tegangan lebih berarti bahwa untuk inverter tanpa tindakan stabilisasi tegangan, harus ada tindakan proteksi tegangan lebih keluaran untuk melindungi terminal negatif dari kerusakan akibat tegangan lebih keluaran. Proteksi arus lebih mengacu pada proteksi arus lebih pada inverter, yang harus dapat memastikan tindakan tepat waktu ketika beban mengalami hubung singkat atau arus melebihi nilai yang diijinkan untuk melindunginya dari kerusakan akibat arus lonjakan.

15. Interferensi dan anti-interferensi, inverter harus mampu menahan interferensi elektromagnetik di lingkungan umum dalam kondisi kerja normal yang ditentukan. Kinerja anti-interferensi dan kompatibilitas elektromagnetik inverter harus memenuhi standar yang relevan.

16. Inverter yang tidak sering dioperasikan, dipantau dan dipelihara harus ≤95db; inverter yang sering dioperasikan, dipantau dan dipelihara harus ≤80db.

17. Tampilan, inverter harus dilengkapi dengan tampilan data parameter seperti tegangan keluaran AC, arus keluaran dan frekuensi keluaran, serta tampilan sinyal masukan langsung, energi, dan status gangguan.

18. Fungsi komunikasi. Fungsi komunikasi jarak jauh memungkinkan pengguna untuk memeriksa status pengoperasian mesin dan data yang disimpan tanpa mengunjungi situs.

19. Distorsi bentuk gelombang dari tegangan keluaran. Ketika tegangan keluaran inverter berbentuk sinusoidal, distorsi bentuk gelombang maksimum yang diijinkan (atau konten harmonik) harus ditentukan. Biasanya dinyatakan sebagai distorsi bentuk gelombang total dari tegangan keluaran, nilainya tidak boleh melebihi 5% (10% diperbolehkan untuk keluaran satu fasa).

20. Karakteristik pengasutan, yang mencirikan kemampuan inverter untuk mengasut dengan beban dan kinerjanya selama operasi dinamis. Inverter harus memastikan start yang andal pada beban terukur.

21. Kebisingan. Transformator, induktor filter, sakelar elektromagnetik, kipas angin, dan komponen lain pada peralatan elektronika daya semuanya menghasilkan kebisingan. Ketika inverter beroperasi secara normal, kebisingannya tidak boleh melebihi 80dB, dan kebisingan inverter kecil tidak boleh melebihi 65dB.

Karakteristik baterai:

baterai PV

Untuk mengembangkan sistem inverter surya, pertama-tama penting untuk memahami berbagai karakteristik sel surya (sel PV). Rp dan Rs adalah resistensi parasit, yang masing-masing tidak terbatas dan nol dalam kondisi ideal.

Intensitas cahaya dan suhu dapat mempengaruhi karakteristik pengoperasian sel PV secara signifikan. Arus sebanding dengan intensitas cahaya, namun perubahan cahaya mempunyai pengaruh yang kecil terhadap tegangan operasi. Namun, tegangan operasi dipengaruhi oleh suhu. Peningkatan suhu baterai akan mengurangi tegangan pengoperasian tetapi berdampak kecil pada arus yang dihasilkan. Gambar di bawah mengilustrasikan pengaruh suhu dan cahaya pada modul PV.

Perubahan intensitas cahaya berdampak lebih besar pada daya keluaran baterai dibandingkan perubahan suhu. Hal ini berlaku untuk semua bahan PV yang umum digunakan. Konsekuensi penting dari kombinasi kedua efek ini adalah kekuatan sel PV menurun seiring dengan berkurangnya intensitas cahaya dan/atau peningkatan suhu.

Titik daya maksimum (MPP)

Sel surya dapat beroperasi pada rentang tegangan dan arus yang luas. MPP ditentukan dengan terus meningkatkan beban resistif pada sel yang menyala dari nol (peristiwa hubung singkat) ke nilai yang sangat tinggi (peristiwa rangkaian terbuka). MPP adalah titik operasi dimana V x I mencapai nilai maksimumnya dan pada intensitas penerangan ini daya maksimum dapat dicapai. Daya keluaran ketika terjadi peristiwa hubung singkat (tegangan PV sama dengan nol) atau rangkaian terbuka (arus PV sama dengan nol) adalah nol.

Sel surya silikon monokristalin berkualitas tinggi menghasilkan tegangan rangkaian terbuka 0,60 volt pada suhu 25°C. Dengan sinar matahari penuh dan suhu udara 25°C, suhu sel tertentu mungkin mendekati 45°C, yang akan mengurangi tegangan rangkaian terbuka menjadi sekitar 0,55V. Seiring dengan meningkatnya suhu, tegangan rangkaian terbuka terus menurun hingga terjadi hubung singkat pada Modul PV.

Daya maksimum pada suhu baterai 45°C biasanya dihasilkan pada 80% tegangan rangkaian terbuka dan 90% arus hubung singkat. Arus hubung singkat baterai hampir sebanding dengan penerangan, dan tegangan rangkaian terbuka hanya dapat berkurang sebesar 10% bila penerangan dikurangi sebesar 80%. Baterai berkualitas rendah akan mengurangi tegangan lebih cepat ketika arus meningkat, sehingga mengurangi daya yang tersedia. Outputnya turun dari 70% menjadi 50%, atau bahkan hanya 25%.

Mikroinverter surya harus memastikan bahwa modul PV beroperasi di MPP pada waktu tertentu sehingga energi maksimum dapat diperoleh dari modul PV. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan loop kontrol titik daya maksimum, yang juga dikenal sebagai Pelacak Titik Daya Maksimum (MPPT). Untuk mencapai rasio pelacakan MPP yang tinggi juga memerlukan riak tegangan keluaran PV yang cukup kecil sehingga arus PV tidak terlalu banyak berubah ketika beroperasi mendekati titik daya maksimum.

Kisaran tegangan MPP modul PV biasanya dapat ditentukan dalam kisaran 25V hingga 45V, dengan pembangkitan daya sekitar 250W dan tegangan rangkaian terbuka di bawah 50V.

Penggunaan dan pemeliharaan:

menggunakan

1. Hubungkan dan pasang peralatan secara ketat sesuai dengan persyaratan petunjuk pengoperasian dan pemeliharaan inverter. Selama pemasangan, Anda harus memeriksa dengan cermat: apakah diameter kawat memenuhi persyaratan; apakah komponen dan terminalnya kendor selama pengangkutan; apakah bagian berinsulasi terisolasi dengan baik; apakah landasan sistem memenuhi peraturan.

2. Inverter harus dioperasikan dan digunakan secara ketat sesuai dengan petunjuk penggunaan dan pemeliharaan. Khususnya: sebelum menyalakan mesin, perhatikan apakah tegangan masukan normal; selama pengoperasian, perhatikan apakah urutan menghidupkan dan mematikan mesin sudah benar, dan apakah indikasi setiap meteran dan lampu indikator normal.

3. Inverter umumnya memiliki perlindungan otomatis terhadap kerusakan sirkuit, arus lebih, tegangan lebih, panas berlebih dan hal-hal lainnya, sehingga ketika fenomena ini terjadi, tidak perlu mematikan secara manual; titik proteksi proteksi otomatis umumnya sudah diatur di pabrik, dan tidak perlu dilakukan Adjust lagi.

4. Ada tegangan tinggi di kabinet inverter. Operator umumnya tidak diperbolehkan membuka pintu lemari, dan pintu lemari harus dikunci pada waktu-waktu biasa.

5. Ketika suhu ruangan melebihi 30°C, tindakan pembuangan panas dan pendinginan harus dilakukan untuk mencegah kegagalan peralatan dan memperpanjang masa pakai peralatan.

Pemeliharaan dan inspeksi

1. Periksa secara teratur apakah kabel setiap bagian inverter sudah kencang dan apakah ada kelonggaran. Secara khusus, kipas angin, modul daya, terminal masukan, terminal keluaran, dan grounding harus diperiksa dengan cermat.

2. Setelah alarm dimatikan, alarm tidak boleh langsung menyala. Penyebabnya harus dicari tahu dan diperbaiki sebelum memulai. Inspeksi harus dilakukan secara ketat sesuai dengan langkah-langkah yang ditentukan dalam manual perawatan inverter.

3. Operator harus mendapat pelatihan khusus dan mampu menentukan penyebab gangguan umum dan menghilangkannya, seperti terampil mengganti sekring, komponen, dan papan sirkuit yang rusak. Personil yang tidak terlatih tidak diperbolehkan mengoperasikan peralatan.

4. Jika terjadi kecelakaan yang sulit dihilangkan atau penyebab kecelakaan tidak jelas, catatan rinci tentang kecelakaan tersebut harus disimpan dan produsen inverter harus diberitahu tepat waktu untuk mendapatkan penyelesaian.