Күн инверторларына энциклопедияға кіріспе

Инвертор , сонымен қатар қуат реттегіші және қуат реттегіші ретінде белгілі, фотоэлектрлік жүйенің маңызды бөлігі болып табылады. Фотовольтаикалық түрлендіргіштің негізгі функциясы күн панельдері шығаратын тұрақты токты тұрмыстық техникада қолданылатын айнымалы ток қуатына түрлендіру болып табылады. Күн панельдері шығаратын барлық электр энергиясы сыртқы әлемге шығар алдында инвертор арқылы өңделуі керек. [1] Толық көпір тізбегі арқылы SPWM процессоры әдетте жүйенің соңғы пайдаланушылары үшін жарықтандыру жүктемесінің жиілігіне, номиналды кернеуге және т.б. сәйкес келетін синусоидалы айнымалы ток қуатын алу үшін модуляциядан, сүзгіден, кернеуді арттырудан және т.б. өту үшін пайдаланылады. Инвертор көмегімен тұрақты ток батареясын құрылғыларды айнымалы токпен қамтамасыз ету үшін пайдалануға болады.

Кіріспе:

Күн айнымалы ток қуатын өндіру жүйесі күн батареяларынан, заряд реттегішінен, инвертордан және аккумулятордан тұрады; күн тұрақты ток қуатын өндіру жүйесі инверторды қамтымайды. Айнымалы ток қуатын тұрақты токқа түрлендіру процесі ректификация деп аталады, түзету функциясын аяқтайтын схема түзеткіш тізбегі деп аталады, ал түзету процесін жүзеге асыратын құрылғы түзеткіш құрылғы немесе түзеткіш деп аталады. Сәйкесінше тұрақты токтың қуатын айнымалы токқа түрлендіру процесі инвертор, инвертор функциясын аяқтайтын схема инвертор тізбегі, ал инвертор процесін жүзеге асыратын құрылғы инверторлық жабдық немесе инвертор деп аталады.

Инвертор құрылғысының өзегі инвертор тізбегі деп аталатын түрлендіргіш коммутатор тізбегі болып табылады. Бұл схема инвертор функциясын қуат электронды қосқышын қосу және өшіру арқылы аяқтайды. Қуатты электронды коммутациялық құрылғыларды ауыстыру белгілі бір қозғаушы импульстарды қажет етеді және бұл импульстарды кернеу сигналын өзгерту арқылы реттеуге болады. Импульстарды тудыратын және реттейтін тізбекті жиі басқару тізбегі немесе басқару контуры деп атайды. Инвертор құрылғысының негізгі құрылымына жоғарыда аталған инвертор тізбегі мен басқару тізбегінен басқа қорғаныс тізбегі, шығыс тізбегі, кіріс тізбегі, шығыс тізбегі және т.б.

Ерекше өзгешеліктері:

Ғимараттардың әртүрлілігіне байланысты ол күн батареяларын орнатудың әртүрлілігіне әкеледі. Ғимараттың әдемі көрінісін ескере отырып, күн энергиясын түрлендіру тиімділігін арттыру үшін бұл күн энергиясының ең жақсы тәсіліне қол жеткізу үшін инверторларымызды әртараптандыруды талап етеді. Түрлендіру.

Орталықтандырылған инверсия

Орталықтандырылған түрлендіргіш әдетте үлкен фотоэлектр станцияларында (>10кВт) қолданылады. Көптеген параллель фотоэлектрлік жолдар бір орталықтандырылған түрлендіргіштің тұрақты ток кірісіне қосылған. Әдетте, жоғары қуат үшін үш фазалы IGBT қуат модульдері қолданылады. Кішігірімдері өрістік эффект транзисторларын пайдаланады және өндірілетін қуат сапасын жақсарту үшін DSP түрлендіру контроллерлерін пайдаланады, осылайша ол синустық толқын токына өте жақын болады. Ең үлкен ерекшелігі - жүйенің жоғары қуаты мен төмен құны. Дегенмен, бүкіл фотоэлектрлік жүйенің тиімділігі мен электрлік өндірістік қуатына фотоэлектрлік жолдардың сәйкестігі және ішінара көлеңкеленуі әсер етеді. Сонымен қатар, бүкіл фотоэлектрлік жүйенің электр энергиясын өндіру сенімділігіне белгілі бір фотоэлектрлік қондырғылар тобының нашар жұмыс жағдайы әсер етеді. Зерттеудің соңғы бағыттары ғарыштық векторлық модуляцияны басқаруды пайдалану және ішінара жүктеме жағдайында жоғары тиімділікті алу үшін жаңа инверторлық топология қосылымдарын әзірлеу болып табылады. SolarMax орталықтандырылған инверторында фотовольтаикалық желкенді панельдердің әрбір жолын бақылау үшін фотоэлектрлік массив интерфейсінің қорабын қосуға болады. Егер жолдардың бірі дұрыс жұмыс істемесе, жүйе ақпарат қашықтан басқару пультіне беріледі және бұл жолды қашықтан басқару пульті арқылы тоқтатуға болады, осылайша бір фотоэлектрлік жолдың істен шығуы жұмыс пен энергия шығысын азайтпайды немесе әсер етпейді. бүкіл фотоэлектрлік жүйенің.

Жолдық түрлендіргіш

Жолдық инверторлар халықаралық нарықтағы ең танымал инверторларға айналды. Жолдық түрлендіргіш модульдік тұжырымдамаға негізделген. Әрбір фотоэлектрлік жол (1кВт-5кВт) инвертор арқылы өтеді, тұрақты токтың соңында максималды қуат шыңын бақылауға ие және айнымалы токтың соңында торға параллель қосылған. Көптеген ірі фотоэлектр станциялары тізбекті инверторларды пайдаланады. Артықшылығы мынада, оған модульдер арасындағы айырмашылықтар мен жолдар арасындағы көлеңкелер әсер етпейді және сонымен бірге фотоэлектрлік модульдердің оңтайлы жұмыс нүктесін азайтады.

Инвертормен сәйкес келмеу, осылайша қуат өндіруді арттырады. Бұл техникалық артықшылықтар жүйе шығындарын азайтып қана қоймай, жүйенің сенімділігін арттырады. Сонымен қатар, жолдар арасында «мастер-құл» ұғымы енгізіледі, осылайша жүйедегі бір жолдың қуаты бір инвертордың жұмысын қамтамасыз ете алмаған кезде, фотоэлектрлік жолдардың бірнеше тобын бір немесе рұқсат ету үшін біріктіруге болады. олардың бірнешеуі жұмыс істейді. , осылайша көбірек электр энергиясын өндіреді. Соңғы тұжырымдама - бірнеше инверторлар «шебер-құл» тұжырымдамасын ауыстыру үшін бір-бірімен «команданы» құрайды, бұл жүйені сенімдірек етеді.

Көп тізбекті инвертор

Көп жолды түрлендіргіш орталықтандырылған түрлендіргіш пен тізбекті түрлендіргіштің артықшылықтарын пайдаланады, олардың кемшіліктерін болдырмайды және бірнеше киловатт фотоэлектрлік станцияларға қолданылуы мүмкін. Көп жолды түрлендіргіште әртүрлі жеке қуат шыңын бақылау және тұрақты токтан тұрақты токқа түрлендіргіштер кіреді. Тұрақты ток жалпы тұрақты токтан айнымалы токқа түрлендіргіш арқылы айнымалы ток қуатына түрленеді және желіге қосылады. Фотоэлектрлік жолдардың әртүрлі рейтингтері (мысалы, әртүрлі номиналды қуат, бір жолдағы модульдердің әртүрлі саны, модульдердің әртүрлі өндірушілері және т.б.), фотоэлектрлік модульдердің әртүрлі өлшемдері немесе әртүрлі технологиялары, жолдардың әртүрлі бағдарлары (мысалы: шығыс, оңтүстік және батыс) , әр түрлі көлбеу бұрыштары немесе көлеңкелеуді ортақ инверторға қосуға болады, бұл ретте әрбір жол сәйкес максималды қуат шыңында жұмыс істейді. Сонымен қатар тұрақты ток кабелінің ұзындығы қысқарады, бұл жолдар арасындағы көлеңкелеу әсерін және жолдар арасындағы айырмашылықтардан туындаған жоғалтуды азайтады.

Компоненттік түрлендіргіш

Модуль инверторы әрбір фотоэлектрлік модульді түрлендіргішке қосады және модуль мен инвертор жақсырақ жұмыс істеуі үшін әрбір модульде тәуелсіз максималды қуат шыңын бақылау бар. Әдетте 50 Вт-тан 400 Вт-қа дейінгі фотоэлектр станцияларында қолданылады, жалпы тиімділік тізбекті инверторларға қарағанда төмен. Олар айнымалы ток жағында параллель қосылғандықтан, бұл айнымалы ток жағындағы сымдардың күрделілігін арттырады және техникалық қызмет көрсетуді қиындатады. Шешілуі керек тағы бір нәрсе - желіге қалай тиімдірек қосылу керек. Қарапайым әдіс - қарапайым айнымалы ток розеткалары арқылы тікелей желіге қосылу, бұл шығындарды және жабдықты орнатуды азайтуға мүмкіндік береді, бірақ көбінесе әртүрлі жерлерде электр желісінің қауіпсіздік стандарттары оған жол бермеуі мүмкін. Бұл ретте энергетикалық компания генерациялайтын құрылғыны кәдімгі тұрмыстық розеткаға тікелей қосуға қарсылық білдіруі мүмкін. Қауіпсіздікке қатысты тағы бір фактор - оқшаулау трансформаторы (жоғары жиілікті немесе төмен жиілікті) қажет пе немесе трансформаторсыз инверторға рұқсат етілген бе. Бұл инвертор шыны перде қабырғаларында кеңінен қолданылады.

Күн инверторының тиімділігі

Күн инверторларының тиімділігі жаңартылатын энергияға сұранысқа байланысты күн инверторларының (фотоэлектрлік инверторлар) өсіп келе жатқан нарығына жатады. Және бұл инверторлар өте жоғары тиімділік пен сенімділікті талап етеді. Бұл инверторларда қолданылатын қуат тізбектері зерттеліп, коммутациялық және түзеткіш құрылғылар үшін ең жақсы таңдау ұсынылады. Фотоэлектрлік инвертордың жалпы құрылымы 1-суретте көрсетілген. Таңдау үшін үш түрлі инвертор бар. Күн сәулесі тізбектей жалғанған күн модульдеріне түседі және әрбір модульде тізбектей қосылған күн батареялары қондырғыларының жиынтығы бар. Күн модульдері тудыратын тұрақты ток (тұрақты ток) кернеуі модульдер массивінің жарықтандыру жағдайларына, ұяшықтардың температурасына және тізбектей қосылған модульдер санына байланысты бірнеше жүз вольтты құрайды.

Бұл түрлендіргіштің негізгі функциясы кіріс тұрақты кернеуін тұрақты мәнге түрлендіру болып табылады. Бұл функция күшейткіш түрлендіргіш арқылы жүзеге асырылады және күшейту қосқышы мен күшейткіш диодты қажет етеді. Бірінші архитектурада күшейту кезеңі оқшауланған толық көпір түрлендіргішімен жалғасады. Толық көпір трансформаторының мақсаты - оқшаулауды қамтамасыз ету. Шығыстағы екінші толық көпірлі түрлендіргіш тұрақты токты бірінші сатылы толық көпір түрлендіргішінен айнымалы ток кернеуіне (AC) түрлендіру үшін қолданылады. Ақаулық кезінде қауіпсіз оқшаулауды қамтамасыз ету және түнгі уақытта қоректендіру желісінен оқшаулауды қамтамасыз ету үшін оның шығысы айнымалы ток тор желісіне қосылмас бұрын қосымша қос контактілі релелік қосқыш арқылы сүзіледі. Екінші құрылым - оқшауланбаған схема. Олардың ішінде айнымалы ток кернеуі күшейту сатысының тұрақты кернеуінің шығысымен тікелей жасалады. Үшінші құрылым күшейткіш және айнымалы ток генерациялау бөліктерінің функцияларын арнайы топологияға біріктіру үшін қуат қосқыштары мен қуат диодтарының инновациялық топологиясын пайдаланады, бұл күн панелінің түрлендіру тиімділігінің өте төмен болуына қарамастан инверторды барынша тиімді етеді. 100%-ға жуық, бірақ өте маңызды. Германияда оңтүстікке қарайтын шатырға орнатылған 3 кВт сериялы модуль жылына 2550 кВт/сағ өндіреді деп күтілуде. Инвертордың тиімділігін 95%-дан 96%-ға дейін арттырса, жыл сайын қосымша 25 кВт/сағ электр энергиясын өндіруге болады. Осы 25 кВт/сағ генерациялау үшін қосымша күн модульдерін пайдалану құны инверторды қосуға тең. Тиімділікті 95%-дан 96%-ға дейін арттыру инвертордың құнын екі есе арттырмайтындықтан, тиімдірек инверторға инвестиция салу сөзсіз таңдау болып табылады. Жаңадан пайда болған конструкциялар үшін инвертордың тиімділігін барынша үнемді түрде арттыру дизайнның негізгі критерийі болып табылады. Инвертордың сенімділігі мен құнына келетін болсақ, олар дизайнның басқа екі критерийі болып табылады. Жоғары тиімділік жүктеме цикліндегі температура ауытқуларын азайтады, осылайша сенімділікті арттырады, сондықтан бұл нұсқаулар іс жүзінде байланысты. Модульдерді пайдалану да сенімділікті арттырады.

Күшейткіш қосқыш пен диод

Көрсетілген барлық топологиялар жылдам ауысатын қуат қосқыштарын қажет етеді. Күшейту сатысы және толық көпірді түрлендіру кезеңі жылдам коммутациялық диодтарды қажет етеді. Сонымен қатар, төмен жиілікті (100 Гц) коммутация үшін оңтайландырылған қосқыштар да осы топологиялар үшін пайдалы. Кез келген берілген кремний технологиясы үшін жылдам коммутация үшін оңтайландырылған қосқыштар төмен жиілікті коммутация қолданбалары үшін оңтайландырылған ажыратқыштарға қарағанда жоғары өткізгіштік шығындарына ие болады.

Күшейткіш кезең әдетте үздіксіз ток режимінің түрлендіргіші ретінде жасалған. Инверторда қолданылатын массивтегі күн модульдерінің санына байланысты сіз 600 В немесе 1200 В құрылғыларды пайдалануды таңдай аласыз. Қуат қосқыштарының екі нұсқасы - MOSFET және IGBT. Жалпы айтқанда, MOSFET IGBT-ге қарағанда жоғары коммутациялық жиіліктерде жұмыс істей алады. Сонымен қатар, корпус диодының әсерін әрқашан ескеру қажет: күшейту сатысы жағдайында бұл проблема емес, өйткені корпус диоды қалыпты жұмыс режимінде жұмыс істемейді. MOSFET өткізгіштігінің жоғалуларын RDS (ON) кедергісі бойынша есептеуге болады, ол берілген MOSFET отбасы үшін тиімді өлшегіш ауданына пропорционал. Номиналды кернеу 600 В-тан 1200 В-қа дейін өзгерген кезде MOSFET өткізгіштік жоғалтулары айтарлықтай артады. Сондықтан, номиналды RDS(ON) эквивалентті болса да, 1200 В MOSFET қол жетімді емес немесе бағасы тым жоғары.

600 В-қа есептелген күшейткіш қосқыштар үшін MOSFET қосқыштарын пайдалануға болады. Жоғары жиілікті коммутация қолданбалары үшін бұл технология ең жақсы өткізгіштік шығындарына ие. TO-220 пакеттерінде RDS(ON) мәндері 100 миллиомнан төмен MOSFET және TO-247 пакеттерінде 50 миллиомдан төмен RDS(ON) мәндері бар MOSFET. 1200 В қуатты ауыстыруды қажет ететін күн инверторлары үшін IGBT сәйкес таңдау болып табылады. NPT Trench және NPT Field Stop сияқты жетілдірілген IGBT технологиялары өткізгіштік шығындарын азайту үшін оңтайландырылған, бірақ жоғары коммутациялық жоғалтулар есебінен, бұл оларды жоғары жиіліктерде күшейту қолданбаларына жарамсыз етеді.

Ескі NPT планарлы технологиясы негізінде FGL40N120AND құрылғысы жасалды, ол жоғары коммутация жиілігімен күшейту тізбегінің тиімділігін жақсарта алады. Оның 43uJ/A EOFF мәні бар. Жетілдірілген технологиялық құрылғылармен салыстырғанда, EOFF 80uJ/A құрайды, бірақ оны алу керек Мұндай өнімділік өте қиын. FGL40N120AND құрылғысының кемшілігі қанықтыру кернеуінің төмендеуі VCE(SAT) (125ºC кезінде 3,0В-ға қарсы 2,1 В) жоғары, бірақ оның жоғары күшейту жиіліктеріндегі коммутацияның төмен жоғалуы мұның орнын толтырудан артық. Құрылғы сонымен қатар антипараллельді диодты біріктіреді. Қалыпты күшейту жұмысы кезінде бұл диод өткізбейді. Дегенмен, іске қосу кезінде немесе өтпелі жағдайлар кезінде күшейту тізбегінің белсенді режимге өтуі мүмкін, бұл жағдайда антипараллельді диод өткізеді. IGBT-нің өзіне тән дене диоды болмағандықтан, сенімді жұмысты қамтамасыз ету үшін бұл біріктірілген диод қажет. Күшейткіш диодтар үшін Stealth™ немесе көміртекті кремний диодтары сияқты жылдам қалпына келтіру диодтары қажет. Көміртекті кремний диодтары өте төмен алға кернеуге және жоғалтуларға ие. Күшейткіш диодты таңдаған кезде, кері қалпына келтіру тоғының (немесе көміртегі-кремний диодының түйісу сыйымдылығының) күшейткіш қосқышқа әсерін ескеру қажет, себебі бұл қосымша шығындарға әкеледі. Мұнда жаңадан іске қосылған Stealth II диоды FFP08S60S жоғары өнімділікті қамтамасыз ете алады. VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us және корпус температурасы 100ºC болғанда, есептелген коммутация шығыны FFP08S60S параметрінен 205 мДж төмен болады. ISL9R860P2 Stealth диодын пайдалану арқылы бұл мән 225 мДж жетеді. Сондықтан, бұл сонымен қатар жоғары коммутациялық жиіліктерде инвертордың тиімділігін арттырады.

Көпір қосқыштары мен диодтар

MOSFET толық көпірді сүзуден кейін шығыс көпірі 50 Гц синусоидалы кернеу мен ток сигналын жасайды. Жалпы іске асыру стандартты толық көпір архитектурасын пайдалану болып табылады (2-сурет). Суретте, егер жоғарғы сол және төменгі оң жақтағы қосқыштар қосылса, сол және оң терминалдар арасында оң кернеу жүктеледі; жоғарғы оң және төменгі сол жақ қосқыштар қосылса, сол және оң терминалдар арасында теріс кернеу жүктеледі. Бұл қолданба үшін белгілі бір уақыт аралығында тек бір қосқыш қосулы болады. Бір қосқышты PWM жоғары жиілігіне, ал екіншісін төмен жиілікті 50 Гц-ке ауыстыруға болады. Жүктеу тізбегі төмен деңгейлі құрылғыларды түрлендіруге негізделгендіктен, төмен деңгейлі құрылғылар PWM жоғары жиілігіне ауысады, ал жоғары деңгейлі құрылғылар 50 Гц төмен жиілікке ауыстырылады. Бұл қолданба 600 В қуат қосқышын пайдаланады, сондықтан MOSFET 600 В қосқышы осы жоғары жылдамдықты коммутациялық құрылғыға өте қолайлы. Бұл коммутациялық құрылғылар коммутатор қосулы кезде басқа құрылғылардың толық кері қалпына келтіру тогына төтеп беретіндіктен, 600 В FCH47N60F сияқты жылдам қалпына келтіру супертүйін құрылғылары тамаша таңдау болып табылады. Оның RDS(ON) мәні 73 миллиом және оның өткізгіштігінің жоғалуы басқа ұқсас жылдам қалпына келтіру құрылғыларымен салыстырғанда өте төмен. Бұл құрылғы 50 Гц жиілікте түрлендіргенде, жылдам қалпына келтіру мүмкіндігін пайдаланудың қажеті жоқ. Бұл құрылғылардың тамаша dv/dt және di/dt сипаттамалары бар, бұл стандартты суперконференция MOSFET-мен салыстырғанда жүйенің сенімділігін жақсартады.

Зерттеуге тұрарлық тағы бір нұсқа - FGH30N60LSD құрылғысын пайдалану. Бұл қанықтыру кернеуі VCE(SAT) бар болғаны 1,1 В болатын 30А/600 В IGBT. Оның өшіру жоғалуы EOFF өте жоғары, 10 мДж жетеді, сондықтан ол тек төмен жиілікті түрлендіру үшін жарамды. 50 миллиом MOSFET жұмыс температурасында 100 миллиом RDS(ON) кедергісіне ие. Сондықтан, 11А-да ол IGBT VCE(SAT) сияқты VDS-ке ие. Бұл IGBT ескі бұзу технологиясына негізделгендіктен, VCE(SAT) температураға байланысты көп өзгермейді. Сондықтан бұл IGBT шығыс көпіріндегі жалпы шығындарды азайтады, осылайша инвертордың жалпы тиімділігін арттырады. FGH30N60LSD IGBT әр жарты цикл сайын бір қуатты түрлендіру технологиясынан басқа арнайы топологияға ауысатыны да пайдалы. Мұнда топологиялық қосқыштар ретінде IGBT қолданылады. Жылдам ауысу үшін кәдімгі және жылдам қалпына келтіру супертүйін құрылғылары қолданылады. 1200 В арналған топология және толық көпір құрылымы үшін жоғарыда аталған FGL40N120AND жаңа жоғары жиілікті күн инверторлары үшін өте қолайлы қосқыш болып табылады. Арнайы технологиялар диодтарды қажет еткенде, Stealth II, Hyperfast™ II диодтары және көміртекті кремний диодтары тамаша шешім болып табылады.

функциясы:

Инвертор тек тұрақты токтан айнымалы токқа түрлендіру функциясына ие емес, сонымен қатар күн батареяларының өнімділігін арттыру және жүйе ақауларынан қорғау функциясына ие. Қорытындылай келе, автоматты қосу және өшіру функциялары, максималды қуатты бақылау функциясы, тәуелсіз жұмысты болдырмау функциясы (торға қосылған жүйелер үшін), кернеуді автоматты түрде реттеу функциясы (торға қосылған жүйелер үшін), тұрақты токты анықтау функциясы (торға қосылған жүйелер үшін) бар. ) және тұрақты тұрақты жерді анықтау. Функция (торға қосылған жүйелер үшін). Мұнда автоматты іске қосу және өшіру функциялары және максималды қуатты бақылауды басқару функциясы туралы қысқаша кіріспе берілген.

Автоматты жұмыс және өшіру функциясы: Таңертең күн шыққаннан кейін күн радиациясының қарқындылығы бірте-бірте артады, күн батареясының шығуы да артады. Инвертор жұмысы үшін қажетті шығыс қуатына жеткенде түрлендіргіш автоматты түрде жұмыс істей бастайды. Жұмысқа кіріскеннен кейін инвертор күн батареясының модульдерінің шығысын үнемі бақылап отырады. Күн батареясының модульдерінің шығыс қуаты инвертор тапсырмасы үшін қажетті шығыс қуатынан жоғары болғанша, инвертор жұмысын жалғастырады; ол күн батқанша тоқтайды, тіпті инвертор жаңбырлы күндерде де жұмыс істей алады. Күн модулінің шығысы кішірейген кезде және инвертор шығысы 0-ге жақындағанда, инвертор күту күйіне өтеді.

Максималды қуатты бақылауды басқару функциясы: Күн батареясы модулінің шығысы күн радиациясының қарқындылығына және күн батареясы модулінің температурасына (чип температурасы) байланысты өзгереді. Сонымен қатар, күн батареяларының модульдері ток күшейген сайын кернеу төмендейтін сипаттамаға ие болғандықтан, максималды қуат алуға болатын оңтайлы жұмыс нүктесі бар. Күн радиациясының қарқындылығы өзгеруде және оңтайлы жұмыс нүктесі де өзгеретіні анық. Осы өзгерістерге байланысты күн батареясының модулінің жұмыс нүктесі әрқашан максималды қуат нүктесінде сақталады және жүйе әрқашан күн батареясының модулінен максималды қуат шығысын алады. Басқарудың бұл түрі қуатты бақылауды максималды бақылау болып табылады. Күн энергиясын өндіру жүйелерінде қолданылатын инверторлардың ең үлкен ерекшелігі - олар максималды қуат нүктесін бақылау (MPPT) функциясын қамтиды.

түрі

Қолдану аясының классификациясы

(1) Кәдімгі инвертор

Тұрақты ток 12 В немесе 24 В кірісі, айнымалы ток 220 В, 50 Гц шығысы, қуаты 75 Вт-тан 5000 Вт-қа дейін, кейбір үлгілерде айнымалы ток пен тұрақты ток түрлендіру, яғни UPS функциясы бар.

(2) Инвертор/зарядтағыш барлығы бір құрылғыда

Инвертордың бұл түрінде пайдаланушылар айнымалы ток жүктемелерін қоректендіру үшін әртүрлі қуат түрлерін пайдалана алады: айнымалы ток қуаты болған кезде, айнымалы ток инвертор арқылы жүктемені қуаттандыру үшін немесе батареяны зарядтау үшін пайдаланылады; айнымалы ток қуаты болмаған кезде, батарея айнымалы ток жүктемесін қуаттандыру үшін пайдаланылады. . Оны әртүрлі қуат көздерімен: батареялармен, генераторлармен, күн батареяларымен және жел турбиналарымен бірге пайдалануға болады.

(3) Пошта және телекоммуникациялар үшін арнайы инвертор

Пошта және телекоммуникация қызметтері үшін жоғары сапалы 48В инверторлармен қамтамасыз етіңіз. Өнімдер сапалы, жоғары сенімділік, модульдік (модуль 1КВт) инверторлар және N+1 резервтік функциясы бар және кеңейтілуі мүмкін (қуаты 2КВт-тан 20КВт-қа дейін). ).

(4) Әскери және авиация үшін арнайы инвертор

Бұл түрлендіргіш түрінің кірісі 28Vdc және келесі айнымалы ток шығыстарын қамтамасыз ете алады: 26Vac, 115Vac, 230Vac. Оның шығыс жиілігі: 50Гц, 60Гц және 400Гц болуы мүмкін, ал шығыс қуаты 30ВА-дан 3500ВА-ға дейін болады. Сондай-ақ авиацияға арналған DC-DC түрлендіргіштері мен жиілікті түрлендіргіштер бар.

Шығу толқын пішінінің классификациясы

(1) Шаршы толқынды түрлендіргіш

Квадрат толқынды инвертор арқылы шығатын айнымалы ток кернеуінің толқын пішіні шаршы толқын болып табылады. Осы түрдегі түрлендіргіштер пайдаланатын инвертор схемалары бірдей емес, бірақ жалпы ерекшелігі - бұл схема салыстырмалы түрде қарапайым және пайдаланылатын қуат қосқышы түтіктерінің саны аз. Дизайн қуаты әдетте жүз ватт пен бір киловатт арасында. Төртбұрышты толқынды инвертордың артықшылықтары: қарапайым схема, арзан баға және оңай техникалық қызмет көрсету. Кемшілігі - төртбұрышты толқын кернеуінде жоғары ретті гармоникалардың көп саны бар, олар темір өзекті индукторлары немесе трансформаторлары бар жүктеме құрылғыларында қосымша шығындарды тудырады, радиоқабылдағыштар мен кейбір байланыс құрылғыларына кедергі тудырады. Сонымен қатар, түрлендіргіштің бұл түрі кернеуді реттеу диапазонының жеткіліксіздігі, қорғаныс функциясының толық еместігі және салыстырмалы түрде жоғары шу сияқты кемшіліктерге ие.

(2) Қадамдық толқын түрлендіргіші

Бұл түрлендіргіштің айнымалы ток кернеуінің толқын пішіні қадамдық толқын болып табылады. Инвертордың қадамдық толқын шығысын жүзеге асыруы үшін көптеген әртүрлі сызықтар бар және шығыс толқын пішініндегі қадамдар саны айтарлықтай өзгереді. Қадамдық толқын түрлендіргішінің артықшылығы мынада: шаршы толқынмен салыстырғанда шығыс толқын пішіні айтарлықтай жақсарады, ал жоғары ретті гармоникалық мазмұн азаяды. Қадамдар 17-ден асатын болса, шығыс толқын пішіні квазисинусоидальды толқынға қол жеткізе алады. Трансформаторсыз шығысты пайдаланған кезде жалпы тиімділік өте жоғары болады. Кемшілігі - баспалдақ толқынының суперпозиция тізбегі көптеген қуат қосқыш түтіктерін пайдаланады, ал кейбір схема пішіндері тұрақты ток қуат кірістерінің бірнеше жиынын қажет етеді. Бұл күн батареяларының массивтерін топтастыруға және сымға қосуға және батареяларды теңгерімді зарядтауға қиындық тудырады. Сонымен қатар, баспалдақ толқынының кернеуі әлі де радиоқабылдағыштар мен кейбір байланыс құралдарына жоғары жиілікті кедергілерге ие.

Синустолқынды түрлендіргіш

Синусолиздік инвертор арқылы шығатын айнымалы ток кернеуінің толқын пішіні синусоидальды толқын болып табылады. Синусолиздік инвертордың артықшылығы оның жақсы шығу толқын пішіні, өте төмен бұрмалануы, радиоқабылдағыштар мен жабдыққа аз кедергі және төмен шу. Бұған қоса, оның толық қорғаныс функциялары мен жалпы тиімділігі жоғары. Кемшіліктері: схема салыстырмалы түрде күрделі, техникалық қызмет көрсетудің жоғары технологиясын қажет етеді және қымбат.

Инверторлардың жоғарыда аталған үш түрінің жіктелуі фотоэлектрлік жүйелер мен жел энергетикасы жүйелерін жобалаушылар мен пайдаланушыларға инверторларды анықтау және таңдау үшін пайдалы. Шын мәнінде, бірдей толқын пішіні бар инверторлар әлі де схема принциптерінде, қолданылатын құрылғыларда, басқару әдістерінде және т.б. үлкен айырмашылықтарға ие.

Басқа жіктеу әдістері

1. Айнымалы ток қуатының шығу жиілігі бойынша оны қуатты жиілікті түрлендіргіш, орташа жиілікті түрлендіргіш және жоғары жиілікті инвертор деп бөлуге болады. Қуат жиілігі инверторының жиілігі 50-ден 60Гц-ке дейін; орташа жиілікті түрлендіргіштің жиілігі әдетте 400 Гц-тен он кГц-тен астам; жоғары жиілікті түрлендіргіштің жиілігі әдетте он кГц-тен МГц-ке дейін.

2. Инвертор шығаратын фазалар саны бойынша оны бір фазалы түрлендіргіш, үш фазалы түрлендіргіш және көп фазалы түрлендіргіш деп бөлуге болады.

3. Инвертордың шығыс қуатының тағайындалуы бойынша оны белсенді түрлендіргіш және пассивті түрлендіргіш деп бөлуге болады. Өнеркәсіптік электр желісіне инвертор арқылы шығарылатын электр энергиясын беретін кез келген түрлендіргіш белсенді инвертор деп аталады; Инвертор шығаратын электр энергиясын кейбір электрлік жүктемеге жіберетін кез келген түрлендіргіш пассивті түрлендіргіш деп аталады. құрылғы.

4. Инвертордың негізгі сұлбасының пішіні бойынша оны бір жақты инвертор, итергіш инвертор, жартылай көпірлі түрлендіргіш және толық көпірлі түрлендіргіш деп бөлуге болады.

5. Инвертордың негізгі коммутациялық құрылғысының түріне қарай оны тиристорлы түрлендіргіш, транзисторлы түрлендіргіш, өріс әсерінің түрлендіргіші және оқшауланған биполярлы транзисторлы (IGBT) түрлендіргіші деп бөлуге болады. Оны екі санатқа бөлуге болады: «жартылай басқарылатын» инвертор және «толық басқарылатын» инвертор. Біріншісі өздігінен өшіру мүмкіндігіне ие емес, ал компонент қосылғаннан кейін басқару функциясын жоғалтады, сондықтан оны «жартылай басқарылатын» деп атайды және қарапайым тиристорлар осы санатқа жатады; соңғысының өздігінен өшіру мүмкіндігі бар, яғни құрылғы жоқ Қосу және өшіруді басқару электродымен басқаруға болады, сондықтан оны «толық басқарылатын түрі» деп атайды. Күш өрісінің транзисторлары және оқшауланған екі қуатты транзисторлар (IGBT) барлығы осы санатқа жатады.

6. Тұрақты ток көзіне сәйкес оны кернеу көзінің инверторы (VSI) және ток көзінің инверторы (CSI) деп бөлуге болады. Біріншісінде тұрақты кернеу тұрақты дерлік, ал шығыс кернеуі айнымалы квадрат толқын болып табылады; соңғысында тұрақты ток тұрақты дерлік, ал шығыс ток айнымалы шаршы толқын болып табылады.

7. Инверторды басқару әдісі бойынша оны жиілік модуляциясының (ЖЖМ) түрлендіргіші және импульстік ені модуляциясының (PWM) түрлендіргіші деп бөлуге болады.

8. Инвертордың коммутациялық тізбегінің жұмыс режимі бойынша оны резонанстық түрлендіргіш, тұрақты жиілікті қатты коммутациялық түрлендіргіш және тұрақты жиілікті жұмсақ коммутациялық түрлендіргіш деп бөлуге болады.

9. Инвертордың коммутация әдісі бойынша оны жүктеме бойынша ауыстырылатын түрлендіргіш және өздігінен ауыстырылатын түрлендіргіш деп бөлуге болады.

Өнімділік параметрлері:

Инвертордың өнімділігін сипаттайтын көптеген параметрлер мен техникалық шарттар бар. Мұнда біз инверторларды бағалау кезінде жиі қолданылатын техникалық параметрлерге қысқаша түсініктеме береміз.

1. Инверторды пайдаланудың қоршаған орта жағдайлары. Инвертордың қалыпты пайдалану шарттары: биіктігі 1000 м-ден аспайды, ал ауа температурасы 0~+40℃.

2. Тұрақты ток кірісінің қуат көзінің шарттары, кіріс тұрақты кернеуінің тербеліс диапазоны: батареялар жинағының номиналды кернеуінің ±15%.

3. Номиналды шығыс кернеуі, кіріс тұрақты кернеуінің белгіленген рұқсат етілген ауытқу диапазонында, ол түрлендіргіш шығара алатын номиналды кернеу мәнін білдіреді. Шығу номиналды кернеу мәнінің тұрақты дәлдігі әдетте келесі ережелерден тұрады:

(1) Тұрақты күйдегі жұмыс кезінде кернеудің ауытқу диапазоны шектелуі керек, мысалы, оның ауытқуы номиналды мәннен ±3% немесе ±5% аспауы керек.

(2) Жүктеме кенет өзгеретін немесе басқа кедергі факторлары әсер ететін динамикалық жағдайларда шығыс кернеуінің ауытқуы номиналды мәннен ±8% немесе ±10% аспауы керек.

4. Номиналды шығыс жиілігі, инвертордың шығыс айнымалы ток кернеуінің жиілігі салыстырмалы түрде тұрақты мән болуы керек, әдетте қуат жиілігі 50 Гц. Қалыпты жұмыс жағдайында ауытқу ±1% шегінде болуы керек.

5. Номиналды шығыс тогы (немесе номиналды шығыс қуаты) жүктеменің қуат коэффициентінің берілген диапазонында түрлендіргіштің номиналды шығыс тогын көрсетеді. Кейбір инвертор өнімдері VA немесе кВА-да көрсетілген номиналды шығыс қуатын береді. Инвертордың номиналды сыйымдылығы шығыс қуат коэффициенті 1 болғанда (яғни таза резистивті жүктеме), номиналды шығыс кернеуі номиналды шығыс тоғының өнімі болып табылады.

6. Шығарудың номиналды тиімділігі. Инвертордың ПӘК - бұл оның шығыс қуатының белгіленген жұмыс жағдайында кіріс қуатына қатынасы, %-бен көрсетілген. Инвертордың номиналды өнімділіктегі ПӘК толық жүктеме тиімділігі, ал номиналды өнімділіктің 10% кезіндегі ПӘК төмен жүктеме тиімділігі болып табылады.

7. Инвертордың максималды гармоникалық құрамы. Синусолиздік инвертор үшін резистивті жүктеме кезінде шығыс кернеуінің максималды гармоникалық мазмұны ≤10% болуы керек.

8. Инвертордың шамадан тыс жүктемесі деп инвертордың белгіленген шарттарда қысқа уақыт ішінде номиналды ток мәнінен артық шығару мүмкіндігін айтады. Инвертордың шамадан тыс жүктеме сыйымдылығы берілген жүктеме қуат коэффициенті бойынша белгілі бір талаптарға сай болуы керек.

9. Инвертордың ПӘК-і инвертордың шығыс белсенді қуатының номиналды шығыс кернеуі, шығыс тогы және жүктеменің белгіленген қуат коэффициенті кезіндегі кіріс актив қуатына (немесе тұрақты ток қуатына) қатынасы болып табылады.

10. Жүктемелік қуат коэффициенті инвертордың индуктивті немесе сыйымдылық жүктемелерін көтеру қабілетін көрсетеді. Синус толқыны жағдайында жүктеменің қуат коэффициенті 0,7~0,9 (кешігу), ал номиналды мәні 0,9.

11. Жүктеме асимметриясы. 10% асимметриялық жүктеме кезінде тұрақты жиілікті үш фазалы түрлендіргіштің шығыс кернеуінің асимметриясы ≤10% болуы керек.

12. Шығу кернеуінің теңгерімсіздігі. Қалыпты жұмыс жағдайында инвертор шығаратын үш фазалы кернеудің теңгерімсіздігі (кері реттілік құрамдас бөлігінің оң реттілік құрамдас бөлігінің қатынасы) әдетте 5 % немесе 8 % сияқты %-бен көрсетілген көрсетілген мәннен аспауы керек.

13. Іске қосу сипаттамалары: Қалыпты жұмыс жағдайында инвертор толық жүктеме және жүктемесіз жұмыс жағдайында қалыпты түрде қатарынан 5 рет іске қосылуы керек.

14. Қорғау функциялары, түрлендіргіш орнатылуы керек: қысқа тұйықталудан қорғау, артық токтан қорғау, жоғары температурадан қорғау, асқын кернеуден қорғау, төмен кернеуден қорғау және фазалық жоғалтудан қорғау. Олардың ішінде асқын кернеуден қорғау кернеуді тұрақтандыру шаралары жоқ инверторлар үшін теріс терминалды шығыс асқын кернеуінің зақымдануынан қорғау үшін шығыс асқын кернеуден қорғау шаралары болуы керектігін білдіреді. Асқын токтан қорғау түрлендіргіштің токтың асқын қорғанысын айтады, ол жүктеме қысқа тұйықталу кезінде немесе ток рұқсат етілген мәннен асып кеткенде оны асқын кернеудің зақымдануынан қорғау үшін дер кезінде әрекет етуді қамтамасыз етуі керек.

15. Кедергі және кедергіге қарсы, инвертор белгіленген қалыпты жұмыс жағдайында жалпы ортадағы электромагниттік кедергілерге төтеп беруі керек. Инвертордың кедергіге қарсы өнімділігі және электромагниттік үйлесімділігі тиісті стандарттарға сәйкес болуы керек.

16. Жиі жұмыс істемейтін, бақыланбайтын және техникалық қызмет көрсетілмейтін инверторлар ≤95дб болуы керек; жиі жұмыс істейтін, бақыланатын және қызмет көрсететін инверторлар ≤80дб болуы керек.

17. Дисплей, түрлендіргіш айнымалы токтың шығыс кернеуі, шығыс тогы және шығыс жиілігі сияқты параметрлердің деректер дисплейімен, сондай-ақ кіріс кернеуінің, қуаттандырылған және ақаулық күйінің сигналдық дисплейімен жабдықталуы керек.

18. Коммуникациялық функция. Қашықтан байланыс функциясы пайдаланушыларға сайтқа бармай-ақ құрылғының жұмыс күйін және сақталған деректерді тексеруге мүмкіндік береді.

19. Шығу кернеуінің толқын пішінінің бұрмалануы. Инвертордың шығыс кернеуі синусоидалы болған кезде толқын пішінінің максималды рұқсат етілген бұрмалануын (немесе гармоникалық мазмұнды) көрсету керек. Әдетте шығыс кернеуінің толқын пішінінің жалпы бұрмалануы ретінде көрсетіледі, оның мәні 5% аспауы керек (бір фазалы шығыс үшін 10% рұқсат етіледі).

20. Инвертордың жүктемемен іске қосылу қабілетін және динамикалық жұмыс кезінде оның өнімділігін сипаттайтын іске қосу сипаттамалары. Инвертор номиналды жүктеме кезінде сенімді іске қосуды қамтамасыз етуі керек.

21. Шу. Трансформаторлар, сүзгі индукторлары, электромагниттік ажыратқыштар, желдеткіштер және қуатты электронды жабдықтағы басқа компоненттер шу шығарады. Инвертор қалыпты жұмыс істегенде оның шуы 80дБ, ал шағын инвертордың шуы 65дБ аспауы керек.

Батарея сипаттамалары:

PV батареясы

Күн инверторлық жүйені әзірлеу үшін алдымен күн батареяларының (PV элементтерінің) әртүрлі сипаттамаларын түсіну маңызды. Rp және Rs паразиттік кедергілер болып табылады, олар идеалды жағдайларда сәйкесінше шексіз және нөлге тең.

Жарық қарқындылығы мен температура PV жасушаларының жұмыс сипаттамаларына айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Ток жарықтың қарқындылығына пропорционалды, бірақ жарықтың өзгеруі жұмыс кернеуіне аз әсер етеді. Дегенмен, жұмыс кернеуіне температура әсер етеді. Батарея температурасының жоғарылауы жұмыс кернеуін төмендетеді, бірақ өндірілген токқа аз әсер етеді. Төмендегі суретте температура мен жарықтың PV модульдеріне әсері көрсетілген.

Жарық қарқындылығының өзгеруі температураның өзгеруіне қарағанда батареяның шығыс қуатына көбірек әсер етеді. Бұл барлық жиі қолданылатын PV материалдарына қатысты. Осы екі әсерді біріктірудің маңызды салдары PV ұяшығының қуаты жарық қарқындылығының төмендеуімен және/немесе температураның жоғарылауымен азаяды.

Максималды қуат нүктесі (MPP)

Күн батареялары кернеулер мен токтардың кең ауқымында жұмыс істей алады. MPP жарықтандырылған ұяшықтағы резистивті жүктемені нөлден (қысқа тұйықталу оқиғасы) өте жоғары мәнге (ашық тізбек оқиғасы) үздіксіз арттыру арқылы анықталады. MPP – V x I ең жоғары мәнге жететін жұмыс нүктесі және осы жарықтандыру қарқындылығында Максималды қуатқа қол жеткізуге болады. Қысқа тұйықталу (PV кернеуі нөлге тең) немесе ашық тізбек (PV тогы нөлге тең) оқиғасы орын алған кездегі шығыс қуаты нөлге тең.

Жоғары сапалы монокристалды кремний күн батареялары 25°С температурада 0,60 вольт ашық тізбек кернеуін шығарады. Толық күн сәулесі және 25 ° C ауа температурасы кезінде берілген ұяшықтың температурасы 45 ° C-қа жақын болуы мүмкін, бұл ашық тізбектегі кернеуді шамамен 0,55 В дейін төмендетеді. Температура жоғарылаған сайын ашық тізбектегі кернеу PV модулінің қысқа тұйықталуына дейін төмендей береді.

Батареяның 45°C температурасында максималды қуат әдетте 80% ашық тізбек кернеуінде және 90% қысқа тұйықталу токында өндіріледі. Батареяның қысқа тұйықталу тогы жарықтандыруға дерлік пропорционалды, ал ашық тұйықталу кернеуі жарықтандыру 80%-ға азайған кезде тек 10%-ға төмендеуі мүмкін. Төмен сапалы батареялар ток күшейген кезде кернеуді тезірек төмендетеді, осылайша қол жетімді қуатты азайтады. Өндіріс 70%-дан 50%-ға, тіпті 25%-ға ғана төмендеді.

Күн микроинверторы PV модульдерінен максималды энергия алу үшін кез келген уақытта MPP-де жұмыс істейтінін қамтамасыз етуі керек. Бұған максималды қуат нүктесін бақылау тізбегі арқылы қол жеткізуге болады, сонымен қатар максималды қуат нүктесін бақылаушы (MPPT) деп те аталады. MPP бақылауының жоғары қатынасына қол жеткізу үшін сонымен қатар PV шығыс кернеуінің толқыны жеткілікті аз болуы керек, сондықтан максималды қуат нүктесінің жанында жұмыс істегенде PV тогы тым көп өзгермейді.

PV модульдерінің MPP кернеу диапазоны әдетте шамамен 250 Вт қуат өндірумен және 50 В төмен ашық тізбектегі кернеумен 25 В - 45 В диапазонында анықталуы мүмкін.

Пайдалану және техникалық қызмет көрсету:

пайдалану

1. Жабдықты инверторды пайдалану және техникалық қызмет көрсету нұсқауларының талаптарына сәйкес қатаң түрде қосыңыз және орнатыңыз. Орнату кезінде мұқият тексеру керек: сым диаметрі талаптарға сай ма; тасымалдау кезінде құрамдас бөліктер мен терминалдардың бос болуы; оқшауланған бөліктер жақсы оқшауланған ба; жүйенің жерге тұйықталуы ережелерге сәйкес келе ме.

2. Инверторды пайдалану және техникалық қызмет көрсету нұсқауларына сәйкес қатаң түрде пайдалану және пайдалану керек. Атап айтқанда: машинаны қоспас бұрын кіріс кернеуінің қалыпты екеніне назар аударыңыз; жұмыс кезінде машинаны қосу және өшіру ретінің дұрыстығына және әрбір есептегіш пен индикатор шамының көрсеткіштері қалыпты екендігіне назар аударыңыз.

3. Инверторлар әдетте тізбектің үзілуінен, шамадан тыс токтан, асқын кернеуден, қызып кетуден және басқа элементтерден автоматты қорғанысқа ие, сондықтан бұл құбылыстар орын алған кезде қолмен өшірудің қажеті жоқ; автоматты қорғаудың қорғаныс нүктелері әдетте зауытта орнатылады және қайта реттеудің қажеті жоқ.

4. Инвертор шкафында жоғары кернеу бар. Операторларға әдетте шкафтың есігін ашуға рұқсат етілмейді және әдеттегі уақытта шкафтың есігін құлыптау керек.

5. Бөлме температурасы 30°С-тан асқан кезде жабдықтың істен шығуын болдырмау және жабдықтың қызмет ету мерзімін ұзарту үшін жылуды бөлу және салқындату шараларын қолдану қажет.

Техникалық қызмет көрсету және тексеру

1. Инвертордың әрбір бөлігінің сымдарының беріктігін және бос жерлерінің бар-жоғын үнемі тексеріп отырыңыз. Атап айтқанда, желдеткішті, қуат модулін, кіріс терминалын, шығыс терминалын және жерге қосуды мұқият тексеру керек.

2. Дабыл сөнгеннен кейін оны бірден қосуға рұқсат етілмейді. Іске қосу алдында себебін анықтап, жөндеу керек. Тексеру инверторға техникалық қызмет көрсету нұсқаулығында көрсетілген қадамдарға сәйкес қатаң түрде жүргізілуі керек.

3. Операторлар арнайы дайындықтан өтіп, сақтандырғыштарды, құрамдас бөліктерді және зақымдалған платаларды шебер ауыстыру сияқты жалпы ақаулардың себептерін анықтап, оларды жоя білуі керек. Оқытпаған қызметкерлерге жабдықты басқаруға рұқсат етілмейді.

4. Егер жою қиын болатын апат орын алса немесе апаттың себебі түсініксіз болса, апаттың егжей-тегжейлі жазбалары сақталуы керек және инвертор өндірушісіне жою үшін дер кезінде хабарлау қажет.