태양광 인버터 백과사전 소개

인버터 전력 조절기 및 전력 조절기라고도 알려진 은 태양광 발전 시스템의 필수 부분입니다. 태양광 인버터의 주요 기능은 태양광 패널에서 생산된 DC 전력을 가전제품에서 사용되는 AC 전력으로 변환하는 것입니다. 태양광 패널에서 생산된 모든 전기는 인버터에서 처리되어야 외부로 출력됩니다. [1] 풀 브리지 회로를 통해 SPWM 프로세서는 일반적으로 시스템 최종 사용자의 조명 부하 주파수, 정격 전압 등과 일치하는 정현파 AC 전력을 얻기 위해 변조, 필터링, 전압 부스팅 등을 수행하는 데 사용됩니다. 인버터를 사용하면 DC 배터리를 사용하여 가전제품에 AC 전원을 공급할 수 있습니다.

소개:

태양광 AC 발전 시스템은 태양광 패널, 충전 컨트롤러, 인버터 및 배터리로 구성됩니다. 태양광 DC 발전 시스템에는 인버터가 포함되어 있지 않습니다. AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 과정을 정류라고 하고, 정류 기능을 완성하는 회로를 정류 회로라고 하며, 정류 과정을 구현하는 장치를 정류 장치 또는 정류기라고 합니다. 이에 맞춰 직류전력을 교류전력으로 변환하는 과정을 인버터, 인버터 기능을 완성하는 회로를 인버터 회로, 인버터 과정을 구현하는 장치를 인버터 장비 또는 인버터라고 한다.

인버터 장치의 핵심은 인버터 회로라고 불리는 인버터 스위치 회로입니다. 이 회로는 전원 전자 스위치를 켜고 끄는 방식으로 인버터 기능을 완성합니다. 전력 전자 스위칭 장치의 스위칭에는 특정 구동 펄스가 필요하며 이러한 펄스는 전압 신호를 변경하여 조정할 수 있습니다. 펄스를 생성하고 조절하는 회로를 종종 제어 회로 또는 제어 루프라고 합니다. 인버터 장치의 기본 구성은 전술한 인버터 회로 및 제어 회로 외에 보호 회로, 출력 회로, 입력 회로, 출력 회로 등을 포함한다.

특징:

건물의 다양성으로 인해 필연적으로 태양광 패널 설치의 다양성이 이어질 것입니다. 건물의 미관을 고려하면서 태양에너지의 변환효율을 극대화하기 위해서는 인버터의 다양화를 통해 태양에너지의 최적의 방식을 구현해야 합니다. 전환하다.

중앙 집중식 반전

중앙 집중식 인버터는 일반적으로 대규모 태양광 발전소(>10kW) 시스템에 사용됩니다. 많은 병렬 태양광발전 스트링이 동일한 중앙 집중식 인버터의 DC 입력에 연결됩니다. 일반적으로 고전력을 위해서는 3상 IGBT 전력 모듈이 사용됩니다. 더 작은 것들은 전계 효과 트랜지스터를 사용하고 DSP 변환 컨트롤러를 사용하여 생성된 전력의 품질을 향상시켜 사인파 전류에 매우 가깝습니다. 가장 큰 특징은 시스템의 높은 전력과 저렴한 비용입니다. 그러나 전체 태양광 발전 시스템의 효율과 전기 생산 능력은 태양광 스트링의 매칭과 부분적인 음영에 의해 영향을 받습니다. 동시에 특정 태양광 발전 장치 그룹의 열악한 작동 상태는 전체 태양광 발전 시스템의 발전 신뢰성에 영향을 미칩니다. 최신 연구 방향은 부분 부하 조건에서 높은 효율을 얻기 위해 공간 벡터 변조 제어를 사용하고 새로운 인버터 토폴로지 연결을 개발하는 것입니다. SolarMax 중앙 집중식 인버터에는 광전지 어레이 인터페이스 박스를 부착하여 광전지 세일 패널의 각 스트링을 모니터링할 수 있습니다. 스트링 중 하나가 제대로 작동하지 않으면 시스템은 정보를 리모콘으로 전송하고 이 스트링은 원격 제어를 통해 중지할 수 있으므로 태양광 스트링 하나의 고장이 작업 및 에너지 출력을 줄이거나 영향을 미치지 않습니다. 전체 태양광 시스템의.

스트링 인버터

스트링 인버터는 국제 시장에서 가장 인기 있는 인버터가 되었습니다. 스트링 인버터는 모듈형 개념을 기반으로 합니다. 각 태양광 발전 스트링(1kW-5kW)은 인버터를 통과하고 DC 끝에서 최대 전력 피크 추적을 가지며 AC 끝에서 그리드에 병렬로 연결됩니다. 많은 대형 태양광 발전소에서는 스트링 인버터를 사용합니다. 모듈 차이와 스트링 간 그림자에 영향을 받지 않는 동시에 태양광 모듈의 최적 동작점을 감소시키는 것이 장점이다.

인버터와의 불일치로 인해 발전량이 증가합니다. 이러한 기술적 이점은 시스템 비용을 절감할 뿐만 아니라 시스템 신뢰성도 향상시킵니다. 동시에 스트링 사이에 "마스터-슬레이브" 개념이 도입되어 시스템의 단일 스트링 전력으로 단일 인버터가 작동할 수 없는 경우 여러 그룹의 태양광 스트링을 함께 연결하여 하나 또는 그 중 몇몇은 일을 하러 갑니다. , 이로써 더 많은 전기에너지를 생산하게 된다. 최신 개념은 여러 인버터가 서로 "팀"을 구성하여 "마스터-슬레이브" 개념을 대체하여 시스템의 신뢰성을 높이는 것입니다.

다중 스트링 인버터

다중 스트링 인버터는 중앙 집중식 인버터와 스트링 인버터의 장점을 취하고 단점을 피하며 수 킬로와트의 태양광 발전소에 적용할 수 있습니다. 다중 스트링 인버터에는 다양한 개별 전력 피크 추적 및 DC-DC 변환기가 포함되어 있습니다. DC는 공통 DC-AC 인버터를 통해 AC 전력으로 변환되어 그리드에 연결됩니다. 다양한 태양광 스트링 정격(예: 다양한 정격 전력, 다양한 스트링당 모듈 수, 다양한 모듈 제조업체 등), 다양한 크기 또는 다양한 태양광 모듈 기술, 다양한 스트링 방향(예: 동쪽, 남쪽 및 서쪽) , 다양한 경사각 또는 음영을 공통 인버터에 연결할 수 있으며 각 스트링은 각각의 최대 전력 피크에서 작동합니다. 동시에 DC 케이블의 길이를 줄여 스트링 간의 섀도우 효과와 스트링 간의 차이로 인한 손실을 최소화합니다.

부품 인버터

모듈 인버터는 각 태양광 모듈을 인버터에 연결하고 각 모듈에는 독립적인 최대 전력 피크 추적 기능이 있으므로 모듈과 인버터가 더 잘 협력합니다. 일반적으로 50W~400W 태양광 발전소에 사용되며 총 효율은 스트링 인버터보다 낮습니다. AC 측에서 병렬로 연결되므로 AC 측 배선이 복잡해지고 유지 관리가 어려워집니다. 또 해결해야 할 문제는 그리드에 어떻게 더 효과적으로 연결하느냐다. 간단한 방법은 일반 AC 소켓을 통해 그리드에 직접 연결하는 것인데, 이는 비용과 장비 설치를 줄일 수 있지만 종종 다양한 장소의 전력망 안전 표준이 이를 허용하지 않을 수 있습니다. 이 경우, 전력회사는 발전장치를 일반 가정용 콘센트에 직접 연결하는 것을 반대할 수 있습니다. 또 다른 안전 관련 요소는 절연 변압기(고주파 또는 저주파)가 필요한지 또는 변압기 없는 인버터가 허용되는지 여부입니다. 이 인버터는 유리 커튼월에 가장 널리 사용됩니다.

태양광 인버터 효율

태양광 인버터의 효율성은 신재생 에너지 수요로 인해 태양광 인버터(태양광 인버터) 시장이 성장하는 것을 의미합니다. 그리고 이러한 인버터에는 매우 높은 효율과 신뢰성이 요구됩니다. 이러한 인버터에 사용되는 전원 회로를 검사하고 스위칭 및 정류 장치에 대한 최상의 선택을 권장합니다. 광전지 인버터의 일반적인 구조는 그림 1에 나와 있습니다. 선택할 수 있는 인버터는 세 가지가 있습니다. 직렬로 연결된 태양광 모듈에는 햇빛이 빛나고, 각 모듈에는 직렬로 연결된 태양전지 장치 세트가 포함되어 있습니다. 태양광 모듈에서 생성되는 직류(DC) 전압은 모듈 어레이의 조명 조건, 셀 온도, 직렬로 연결된 모듈 수에 따라 수백 볼트 정도입니다.

이 유형의 인버터의 주요 기능은 입력 DC 전압을 안정적인 값으로 변환하는 것입니다. 이 기능은 부스트 ​​컨버터를 통해 구현되며 부스트 스위치와 부스트 다이오드가 필요합니다. 첫 번째 아키텍처에서는 부스트 단계 다음에는 절연된 풀 브리지 컨버터가 옵니다. 풀 브리지 변압기의 목적은 절연을 제공하는 것입니다. 출력의 두 번째 풀 브리지 컨버터는 1단계 풀 브리지 컨버터의 DC를 교류(AC) 전압으로 변환하는 데 사용됩니다. 결함 발생 시 안전한 절연을 제공하고 밤에는 공급 그리드로부터 절연을 제공하기 위해 출력이 추가 이중 접점 릴레이 스위치를 통해 AC 그리드 네트워크에 연결되기 전에 필터링됩니다. 두 번째 구조는 비격리 구조입니다. 그 중 AC 전압은 부스트 ​​스테이지에서 출력되는 DC 전압에 의해 직접 생성됩니다. 세 번째 구조는 전력 스위치와 전력 다이오드의 혁신적인 토폴로지를 사용하여 부스트 및 AC 발전 부품의 기능을 전용 토폴로지에 통합하여 태양광 패널의 변환 효율이 매우 낮음에도 불구하고 인버터를 최대한 효율적으로 만듭니다. 100%에 가깝지만 매우 중요합니다. 독일에서는 남향 지붕에 설치된 3kW 시리즈 모듈이 연간 2550kWh를 생성할 것으로 예상됩니다. 인버터 효율을 95%에서 96%로 높이면 매년 25kWh의 전력을 추가로 생산할 수 있다. 이 25kWh를 생성하기 위해 추가 태양광 모듈을 사용하는 데 드는 비용은 인버터를 추가하는 것과 동일합니다. 효율을 95%에서 96%로 높이는 것은 인버터 비용을 두 배로 늘리지 않으므로 보다 효율적인 인버터에 대한 투자는 불가피한 선택입니다. 새로운 설계의 경우 가장 비용 효과적인 방식으로 인버터 효율을 높이는 것이 핵심 설계 기준입니다. 인버터의 신뢰성과 비용은 두 가지 다른 설계 기준입니다. 효율성이 높을수록 부하 주기 동안 온도 변동이 줄어들어 신뢰성이 향상되므로 이러한 지침은 실제로 관련이 있습니다. 모듈을 사용하면 신뢰성도 높아집니다.

부스트 스위치 및 다이오드

표시된 모든 토폴로지에는 빠른 스위칭 전원 스위치가 필요합니다. 부스트 스테이지와 풀 브리지 변환 스테이지에는 고속 스위칭 다이오드가 필요합니다. 또한 저주파(100Hz) 스위칭에 최적화된 스위치도 이러한 토폴로지에 유용합니다. 특정 실리콘 기술에 대해 빠른 스위칭에 최적화된 스위치는 저주파 스위칭 애플리케이션에 최적화된 스위치보다 전도 손실이 더 높습니다.

부스트 스테이지는 일반적으로 연속 전류 모드 컨버터로 설계됩니다. 인버터에 사용되는 어레이의 태양광 모듈 수에 따라 600V 또는 1200V 장치를 사용할지 여부를 선택할 수 있습니다. 전원 스위치의 두 가지 선택은 MOSFET과 IGBT입니다. 일반적으로 MOSFET은 IGBT보다 더 높은 스위칭 주파수에서 작동할 수 있습니다. 또한 바디 다이오드의 영향을 항상 고려해야 합니다. 부스트 단계의 경우 바디 다이오드가 정상 작동 모드에서 작동하지 않으므로 이는 문제가 되지 않습니다. MOSFET 전도 손실은 주어진 MOSFET 제품군의 유효 다이 면적에 비례하는 온 저항 RDS(ON)에서 계산할 수 있습니다. 정격 전압이 600V에서 1200V로 변경되면 MOSFET의 전도 손실이 크게 증가합니다. 따라서 정격 RDS(ON)이 동일하더라도 1200V MOSFET은 사용할 수 없거나 가격이 너무 높습니다.

600V 정격 부스트 스위치의 경우 초접합 MOSFET을 사용할 수 있습니다. 고주파수 스위칭 애플리케이션의 경우 이 기술은 전도 손실이 가장 좋습니다. TO-220 패키지에서는 RDS(ON) 값이 100밀리옴 미만인 MOSFET, TO-247 패키지에서는 RDS(ON) 값이 50밀리옴 미만인 MOSFET. 1200V 전력 스위칭이 필요한 태양광 인버터의 경우 IGBT가 적절한 선택입니다. NPT Trench 및 NPT Field Stop과 같은 고급 IGBT 기술은 전도 손실을 줄이는 데 최적화되어 있지만 스위칭 손실이 더 높아 고주파수 부스트 애플리케이션에 적합하지 않습니다.

기존 NPT 평면 기술을 기반으로 높은 스위칭 주파수로 부스트 회로의 효율을 향상시킬 수 있는 장치 FGL40N120AND가 개발되었습니다. EOFF는 43uJ/A입니다. 첨단 기술 장치와 비교하면 EOFF는 80uJ/A이지만 이를 획득해야 합니다. 이러한 종류의 성능은 매우 어렵습니다. FGL40N120AND 장치의 단점은 포화 전압 강하 VCE(SAT)(125°C에서 3.0V 대 2.1V)가 높지만 높은 부스트 ​​스위칭 주파수에서 낮은 스위칭 손실이 이를 보완한다는 점입니다. 이 장치에는 역병렬 다이오드도 통합되어 있습니다. 정상적인 부스트 작동에서는 이 다이오드가 작동하지 않습니다. 그러나 시동 중이나 과도 상태에서는 부스트 회로가 활성 모드로 구동될 수 있으며, 이 경우 역병렬 다이오드가 전도됩니다. IGBT 자체에는 고유한 바디 다이오드가 없으므로 안정적인 작동을 보장하려면 이 공동 패키지 다이오드가 필요합니다. 부스트 다이오드의 경우 Stealth™ 또는 탄소 실리콘 다이오드와 같은 고속 복구 다이오드가 필요합니다. 탄소-실리콘 다이오드는 순방향 전압과 손실이 매우 낮습니다. 부스트 다이오드를 선택할 때 부스트 스위치에 대한 역회복 전류(또는 탄소-실리콘 다이오드의 접합 커패시턴스)가 미치는 영향을 고려해야 합니다. 이로 인해 추가 손실이 발생하기 때문입니다. 여기서 새로 출시된 Stealth II 다이오드 FFP08S60S는 더 높은 성능을 제공할 수 있습니다. VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us, 케이스 온도가 100°C일 때 계산된 스위칭 손실은 FFP08S60S 매개변수인 205mJ보다 낮습니다. ISL9R860P2 스텔스 다이오드를 사용하면 이 값은 225mJ에 이릅니다. 따라서 이는 높은 스위칭 주파수에서 인버터의 효율도 향상시킵니다.

브리지 스위치 및 다이오드

MOSFET 풀 브리지 필터링 후 출력 브리지는 50Hz 정현파 전압 및 전류 신호를 생성합니다. 일반적인 구현은 표준 풀 브리지 아키텍처를 사용하는 것입니다(그림 2). 그림에서 왼쪽 상단과 오른쪽 하단의 스위치를 켜면 왼쪽과 오른쪽 단자 사이에 양의 전압이 로드됩니다. 오른쪽 상단과 왼쪽 하단의 스위치가 켜지면 왼쪽과 오른쪽 단자 사이에 음의 전압이 로드됩니다. 이 애플리케이션의 경우 특정 기간 동안 하나의 스위치만 켜집니다. 하나의 스위치는 PWM 고주파로 전환할 수 있고 다른 스위치는 저주파 50Hz로 전환할 수 있습니다. 부트스트랩 회로는 저가형 장치의 변환에 의존하기 때문에 저가형 장치는 PWM 고주파로 전환되고 고급 장치는 50Hz 저주파로 전환됩니다. 이 애플리케이션은 600V 전원 스위치를 사용하므로 600V 초접합 MOSFET은 이러한 고속 스위칭 장치에 매우 적합합니다. 이러한 스위칭 장치는 스위치가 켜져 있을 때 다른 장치의 전체 역회복 전류를 견딜 수 있으므로 600V FCH47N60F와 같은 빠른 복구 초접합 장치가 이상적인 선택입니다. RDS(ON)은 73밀리옴이며 전도 손실은 다른 유사한 고속 복구 장치에 비해 매우 낮습니다. 이 장치가 50Hz로 변환되면 빠른 복구 기능을 사용할 필요가 없습니다. 이 장치는 우수한 dv/dt 및 di/dt 특성을 갖고 있어 표준 초접합 MOSFET에 비해 시스템 신뢰성이 향상됩니다.

살펴볼 가치가 있는 또 다른 옵션은 FGH30N60LSD 장치를 사용하는 것입니다. 포화전압 VCE(SAT)가 1.1V에 불과한 30A/600V IGBT입니다. 턴오프 손실 EOFF는 10mJ에 달할 정도로 매우 높으므로 저주파 변환에만 적합합니다. 50밀리옴 MOSFET의 온 저항 RDS(ON)은 작동 온도에서 100밀리옴입니다. 따라서 11A에서는 IGBT의 VCE(SAT)와 동일한 VDS를 갖습니다. 이 IGBT는 구형 항복 기술을 기반으로 하기 때문에 VCE(SAT)는 온도에 따라 크게 변하지 않습니다. 따라서 이 IGBT는 출력 브리지의 전체 손실을 줄여 인버터의 전체 효율을 높입니다. FGH30N60LSD IGBT가 반주기마다 하나의 전력 변환 기술에서 다른 전용 토폴로지로 전환한다는 사실도 유용합니다. 여기서는 IGBT가 토폴로지 스위치로 사용됩니다. 더 빠른 스위칭을 위해 기존의 빠른 복구 초접합 장치가 사용됩니다. 1200V 전용 토폴로지 및 풀 브리지 구조의 경우 앞서 언급한 FGL40N120AND는 새로운 고주파 태양광 인버터에 매우 적합한 스위치입니다. 특수 기술에 다이오드가 필요한 경우 Stealth II, Hyperfast™ II 다이오드 및 탄소-실리콘 다이오드가 훌륭한 솔루션입니다.

기능:

인버터는 DC-AC 변환 기능뿐 아니라 태양전지의 성능을 극대화하는 기능과 시스템 고장 보호 기능도 갖고 있다. 정리하면 자동 운전 및 정지 기능, 최대 전력 추적 제어 기능, 독립 운전 방지 기능(계통 연계 시스템용), 자동 전압 조정 기능(계통 연계 시스템용), DC 감지 기능(계통 연계 시스템용)이 있습니다. ) 및 DC 접지 감지. 기능(계통 연결 시스템용). 다음은 자동 실행 및 종료 기능과 최대 전력 추적 제어 기능에 대해 간략하게 소개합니다.

자동 작동 및 종료 기능: 아침 일출 후 태양 복사 강도가 점차 증가하고 태양 전지의 출력도 증가합니다. 인버터 작동에 필요한 출력 전력에 도달하면 인버터가 자동으로 작동을 시작합니다. 운전에 들어간 후 인버터는 태양전지 모듈의 출력을 상시 모니터링합니다. 태양전지 모듈의 출력 전력이 인버터 작업에 필요한 출력 전력보다 크면 인버터는 계속 작동합니다. 비가 오는 날에도 인버터는 작동할 수 있습니다. 태양광 모듈 출력이 작아지고 인버터 출력이 0에 가까워지면 인버터는 대기 상태로 진입합니다.

최대 전력 추적 제어 기능 : 태양전지 모듈의 출력은 일사량과 태양전지 모듈 자체의 온도(칩 온도)에 따라 변화합니다. 또한, 태양전지 모듈은 전류가 증가함에 따라 전압이 감소하는 특성을 갖고 있어 최대 전력을 얻을 수 있는 최적의 동작점이 있다. 태양 복사의 강도는 변하고 있으며, 분명히 최적의 작동점도 변하고 있습니다. 이러한 변화와 관련하여 태양전지 모듈의 작동점은 항상 최대 전력점을 유지하며, 시스템은 항상 태양전지 모듈로부터 최대 전력 출력을 얻습니다. 이러한 종류의 제어가 최대 전력 추적 제어입니다. 태양광 발전 시스템에 사용되는 인버터의 가장 큰 특징은 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기능을 포함하고 있다는 점이다.

유형

적용 범위 분류

(1) 일반 인버터

DC 12V 또는 24V 입력, AC 220V, 50Hz 출력, 75W ~ 5000W의 전력, 일부 모델에는 AC 및 DC 변환, 즉 UPS 기능이 있습니다.

(2) 인버터/충전기 일체형 기계

이러한 유형의 인버터에서 사용자는 다양한 형태의 전력을 사용하여 AC 부하에 전력을 공급할 수 있습니다. AC 전력이 있는 경우 AC 전력은 인버터를 통해 부하에 전력을 공급하거나 배터리를 충전하는 데 사용됩니다. AC 전원이 없으면 배터리는 AC 부하에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. . 배터리, 발전기, 태양광 패널, 풍력 터빈 등 다양한 전원과 함께 사용할 수 있습니다.

(3) 우편통신용 특수인버터

우편 및 통신 서비스를 위한 고품질 48V 인버터를 제공합니다. 제품은 품질이 좋고 신뢰성이 높은 모듈형(모듈은 1KW) 인버터이며 N+1 이중화 기능을 갖추고 확장 가능합니다(전력 2KW에서 20KW까지). ).

(4) 항공 및 군용 특수 인버터

이 유형의 인버터에는 28Vdc 입력이 있으며 다음과 같은 AC 출력을 제공할 수 있습니다: 26Vac, 115Vac, 230Vac. 출력 주파수는 50Hz, 60Hz 및 400Hz일 수 있으며 출력 전력 범위는 30VA ~ 3500VA입니다. 항공 전용 DC-DC 변환기와 주파수 변환기도 있습니다.

출력 파형 분류

(1) 구형파 인버터

구형파 인버터에서 출력되는 AC 전압 파형은 구형파입니다. 이 유형의 인버터에 사용되는 인버터 회로는 완전히 동일하지는 않지만 공통점은 회로가 비교적 간단하고 사용되는 전원 스위치 튜브의 수가 적다는 것입니다. 설계 전력은 일반적으로 100와트에서 1킬로와트 사이입니다. 구형파 인버터의 장점은 회로가 간단하고 가격이 저렴하며 유지 관리가 쉽다는 것입니다. 단점은 구형파 전압에 고차 고조파가 많이 포함되어 철심 인덕터 또는 변압기가 있는 부하 기기에서 추가 손실을 발생시켜 무선 및 일부 통신 장비에 간섭을 일으킨다는 것입니다. 또한 이러한 유형의 인버터는 전압 조정 범위가 부족하고 보호 기능이 불완전하며 소음이 상대적으로 높다는 단점이 있습니다.

(2) 스텝파 인버터

이 유형의 인버터에서 출력되는 AC 전압 파형은 계단파입니다. 인버터가 스텝파 출력을 구현하는 데는 다양한 라인이 있으며 출력 파형의 스텝 수가 크게 다릅니다. 스텝파형 인버터의 장점은 구형파에 비해 출력 파형이 크게 개선되고 고차 고조파 성분이 감소한다는 점입니다. 단계가 17을 초과하면 출력 파형은 준사인파를 얻을 수 있습니다. 무변압기 출력을 사용하면 전체 효율이 매우 높습니다. 단점은 사다리형 파동 중첩 회로가 많은 전원 스위치 튜브를 사용하고 일부 회로 형태에는 여러 세트의 DC 전원 입력이 필요하다는 것입니다. 이로 인해 태양전지 어레이의 그룹화 및 배선과 배터리의 균형 충전에 문제가 발생합니다. 또한 계단파 전압은 여전히 ​​라디오 및 일부 통신 장비에 대한 고주파 간섭을 발생시킵니다.

사인파 인버터

정현파 인버터에서 출력되는 AC 전압 파형은 정현파입니다. 사인파 인버터의 장점은 출력 파형이 좋고 왜곡이 매우 적으며 무선 및 장비에 대한 간섭이 적고 소음이 낮다는 것입니다. 또한 완벽한 보호 기능과 높은 전체 효율성을 갖추고 있습니다. 단점은 회로가 상대적으로 복잡하고 높은 유지 관리 기술이 필요하며 비용이 많이 든다는 것입니다.

위의 세 가지 유형의 인버터를 분류하면 태양광 발전 시스템 및 풍력 발전 시스템의 설계자와 사용자가 인버터를 식별하고 선택하는 데 도움이 됩니다. 실제로 동일한 파형을 가진 인버터라도 회로 원리, 사용되는 장치, 제어 방법 등에서 여전히 큰 차이가 있습니다.

기타 분류 방법

1. 출력 AC 전력의 주파수에 따라 전력 주파수 인버터, 중주파 인버터 및 고주파 인버터로 나눌 수 있습니다. 전력 주파수 인버터의 주파수는 50~60Hz입니다. 중주파 인버터의 주파수는 일반적으로 400Hz ~ 10kHz 이상입니다. 고주파 인버터의 주파수는 일반적으로 10kHz 이상 ~ MHz입니다.

2. 인버터의 출력 위상 수에 따라 단상 인버터, 3상 인버터, 다상 인버터로 나눌 수 있습니다.

3. 인버터 출력 전력의 목적지에 따라 능동형 인버터와 수동형 인버터로 나눌 수 있습니다. 인버터에서 출력된 전기 에너지를 산업용 전력망으로 전송하는 인버터를 능동형 인버터라고 합니다. 인버터에서 출력된 전기 에너지를 일부 전기 부하로 전달하는 인버터를 패시브 인버터라고 합니다. 장치.

4. 인버터 주회로의 형태에 따라 싱글 엔드 인버터, 푸시 풀 인버터, 하프 브리지 인버터 및 풀 브리지 인버터로 나눌 수 있습니다.

5. 인버터의 주 스위칭 장치의 종류에 따라 사이리스터 인버터, 트랜지스터 인버터, 전계 효과 인버터 및 IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터) 인버터로 나눌 수 있습니다. 이는 "반 제어" 인버터와 "완전 제어" 인버터의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 전자는 자체적으로 꺼지는 기능이 없으며 구성 요소는 켜진 후에 제어 기능을 잃습니다. 따라서 "반 제어"라고 하며 일반 사이리스터가 이 범주에 속합니다. 후자는 스스로 꺼지는 기능이 있습니다. 즉, 장치가 없습니다. 켜기와 끄기는 제어 전극에 의해 제어될 수 있으므로 "완전 제어형"이라고 합니다. 전력 전계 효과 트랜지스터와 절연 게이트 이중 전력 트랜지스터(IGBT)가 모두 이 범주에 속합니다.

6. DC 전원 공급 장치에 따라 전압 소스 인버터(VSI)와 전류 소스 인버터(CSI)로 나눌 수 있습니다. 전자의 경우 DC 전압은 거의 일정하고 출력 전압은 교류 구형파입니다. 후자의 경우 DC 전류는 거의 일정하며 출력 전류는 교류 구형파입니다.

7. 인버터 제어 방식에 따라 주파수 변조(PFM) 인버터와 펄스 폭 변조(PWM) 인버터로 나눌 수 있습니다.

8. 인버터 스위칭 회로의 작동 모드에 따라 공진형 인버터, 고정 주파수 하드 스위칭 인버터 및 고정 주파수 소프트 스위칭 인버터로 나눌 수 있습니다.

9. 인버터의 정류 방식에 따라 부하 정류형 인버터와 자체 정류형 인버터로 구분할 수 있습니다.

성능 매개변수:

인버터의 성능을 설명하는 많은 매개변수와 기술 조건이 있습니다. 여기서는 인버터를 평가할 때 일반적으로 사용되는 기술 매개변수에 대해 간략하게 설명합니다.

1. 인버터 사용을 위한 환경 조건. 인버터의 일반적인 사용 조건: 고도는 1000m를 초과하지 않으며 기온은 0~+40℃입니다.

2. DC 입력 전원 공급 조건, 입력 DC 전압 변동 범위: 배터리 팩 정격 전압 값의 ±15%.

3. 정격 출력 전압은 지정된 입력 DC 전압의 허용 변동 범위 내에서 인버터가 출력할 수 있어야 하는 정격 전압 값을 나타냅니다. 출력 정격 전압 값의 안정적인 정확도에는 일반적으로 다음과 같은 조항이 있습니다.

(1) 정상 작동 중 전압 변동 범위는 제한되어야 합니다. 예를 들어 그 편차는 정격 값의 ±3% 또는 ±5%를 초과해서는 안 됩니다.

(2) 부하가 갑자기 변하거나 다른 간섭 요인의 영향을 받는 동적 상황에서 출력 전압 편차는 정격 값의 ±8% 또는 ±10%를 초과해서는 안 됩니다.

4. 정격 출력 주파수, 인버터 출력 AC 전압의 주파수는 비교적 안정적인 값이어야 하며 일반적으로 전원 주파수는 50Hz입니다. 편차는 정상적인 작업 조건에서 ±1% 이내여야 합니다.

5. 정격 출력 전류(또는 정격 출력 용량)는 지정된 부하 역률 범위 내에서 인버터의 정격 출력 전류를 나타냅니다. 일부 인버터 제품은 VA 또는 kVA로 표시되는 정격 출력 용량을 제공합니다. 인버터의 정격 용량은 출력 역률이 1(즉, 순수 저항성 부하)일 때 정격 출력 전압은 정격 출력 전류의 곱입니다.

6. 정격 출력 효율. 인버터의 효율은 지정된 작동 조건에서 입력 전력에 대한 출력 전력의 비율이며 %로 표시됩니다. 정격 출력 용량에서의 인버터 효율은 전부하 효율이고, 정격 출력 용량의 10%에서의 효율은 저부하 효율입니다.

7. 인버터의 최대 고조파 함량. 사인파 인버터의 경우 저항 부하가 있는 경우 출력 전압의 최대 고조파 함량은 10% 이하여야 합니다.

8. 인버터의 과부하 용량이란 규정된 조건에서 단시간에 정격 전류값 이상을 출력할 수 있는 인버터의 능력을 말합니다. 인버터의 과부하 용량은 지정된 부하 역률에서 특정 요구 사항을 충족해야 합니다.

9. 인버터의 효율은 정격 출력 전압, 출력 전류 및 특정 부하 역률 하에서 인버터 출력 유효 전력과 입력 유효 전력(또는 DC 전력)의 비율입니다.

10. 부하 역률은 유도성 또는 용량성 부하를 전달하는 인버터의 능력을 나타냅니다. 정현파 조건에서 부하 역률은 0.7~0.9(lag)이고 정격값은 0.9입니다.

11. 부하 비대칭. 10% 비대칭 부하에서 고정 주파수 3상 인버터의 출력 전압 비대칭은 10% 미만이어야 합니다.

12. 출력 전압 불균형. 정상적인 작동 조건에서 인버터가 출력하는 3상 전압 불균형(역순 구성 요소 대 정순 구성 요소의 비율)은 일반적으로 5% 또는 8%와 같이 %로 표시되는 지정된 값을 초과해서는 안 됩니다.

13. 시동 특성: 정상 작동 조건에서 인버터는 전부하 및 무부하 작동 조건에서 연속 5회 정상적으로 시동할 수 있어야 합니다.

14. 보호 기능, 인버터는 단락 보호, 과전류 보호, 과열 보호, 과전압 보호, 저전압 보호 및 위상 손실 보호를 설정해야 합니다. 그 중 과전압 보호란 전압 안정화 조치가 없는 인버터의 경우 출력 과전압으로 인한 음극 단자 손상을 방지하기 위한 출력 과전압 보호 조치가 있어야 함을 의미합니다. 과전류 보호란 인버터의 과전류 보호를 말하며, 부하가 단락되거나 전류가 허용치를 초과할 때 적시에 조치를 취하여 서지 전류로 인한 손상으로부터 보호할 수 있어야 합니다.

15. 간섭 및 간섭 방지, 인버터는 지정된 정상 작동 조건에서 일반 환경의 전자기 간섭을 견딜 수 있어야 합니다. 인버터의 간섭 방지 성능과 전자기 호환성은 관련 표준을 준수해야 합니다.

16. 자주 작동, 모니터링 및 유지 관리되지 않는 인버터는 95db 이하여야 합니다. 자주 작동, 모니터링 및 유지 관리되는 인버터는 80db 이하여야 합니다.

17. 디스플레이, 인버터에는 AC 출력 전압, 출력 전류 및 출력 주파수와 같은 매개변수의 데이터 표시와 입력 라이브, 전원 공급 및 오류 상태의 신호 표시 기능이 장착되어 있어야 합니다.

18. 통신 기능. 원격 통신 기능을 통해 사용자는 현장에 가지 않고도 기기의 작동 상태와 저장된 데이터를 확인할 수 있습니다.

19. 출력 전압의 파형 왜곡. 인버터 출력 전압이 정현파인 경우 최대 허용 파형 왜곡(또는 고조파 함량)을 지정해야 합니다. 일반적으로 출력 전압의 전체 파형 왜곡으로 표현되며 그 값은 5%를 초과해서는 안 됩니다(단상 출력의 경우 10%가 허용됨).

20. 부하에 따른 인버터의 시동 능력과 동적 작동 중 성능을 특성화하는 시동 특성. 인버터는 정격 부하에서 안정적인 시동을 보장해야 합니다.

21. 소음. 전력 전자 장비의 변압기, 필터 인덕터, 전자기 스위치, 팬 및 기타 구성 요소는 모두 소음을 발생시킵니다. 인버터가 정상적으로 작동할 때 소음은 80dB를 초과해서는 안 되며, 소형 인버터의 소음은 65dB를 초과해서는 안 됩니다.

배터리 특성:

PV 배터리

태양광 인버터 시스템을 개발하려면 먼저 태양전지(PV 셀)의 다양한 특성을 이해하는 것이 중요합니다. Rp와 Rs는 기생 저항으로, 이상적인 상황에서는 각각 무한대와 0입니다.

빛의 강도와 온도는 PV 셀의 작동 특성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 전류는 빛의 강도에 비례하지만 빛의 변화는 작동 전압에 거의 영향을 미치지 않습니다. 그러나 작동 전압은 온도의 영향을 받습니다. 배터리 온도가 증가하면 작동 전압이 감소하지만 생성되는 전류에는 거의 영향을 미치지 않습니다. 아래 그림은 온도와 빛이 PV 모듈에 미치는 영향을 보여줍니다.

빛 강도의 변화는 온도 변화보다 배터리 출력 전력에 더 큰 영향을 미칩니다. 이는 일반적으로 사용되는 모든 PV 재료에 해당됩니다. 이 두 가지 효과의 결합으로 인한 중요한 결과는 광 강도가 감소하거나 온도가 증가함에 따라 PV 전지의 전력이 감소한다는 것입니다.

최대 전력점(MPP)

태양전지는 광범위한 전압과 전류에서 작동할 수 있습니다. MPP는 조명 셀의 저항 부하를 0(단락 이벤트)에서 매우 높은 값(개방 회로 이벤트)까지 지속적으로 증가시켜 결정됩니다. MPP는 V x I가 최대값에 도달하는 동작점이며, 이 조도에서 최대 전력을 얻을 수 있습니다. 단락(PV 전압이 0) 또는 개방 회로(PV 전류가 0) 이벤트가 발생할 때 출력 전력은 0입니다.

고품질 단결정 실리콘 태양전지는 25°C의 온도에서 0.60V의 개방 회로 전압을 생성합니다. 완전한 햇빛과 25°C의 공기 온도에서 특정 셀의 온도는 45°C에 가까울 수 있으며, 이는 개방 회로 전압을 약 0.55V로 감소시킵니다. 온도가 증가함에 따라 개방 회로 전압은 PV 모듈이 단락될 때까지 계속 감소합니다.

배터리 온도 45°C에서의 최대 전력은 일반적으로 80% 개방 회로 전압과 90% 단락 전류에서 생성됩니다. 배터리의 단락 전류는 조명에 거의 비례하며 개방 회로 전압은 조명이 80% 감소할 때 10%만 감소할 수 있습니다. 품질이 낮은 배터리는 전류가 증가할 때 전압을 더 빨리 감소시켜 사용 가능한 전력을 감소시킵니다. 출력이 70%에서 50%로, 심지어 25%까지 떨어졌습니다.

태양광 마이크로인버터는 PV 모듈에서 최대 에너지를 얻을 수 있도록 PV 모듈이 주어진 시간에 MPP에서 작동하는지 확인해야 합니다. 이는 최대 전력점 추적기(MPPT)라고도 알려진 최대 전력점 제어 루프를 사용하여 달성할 수 있습니다. 높은 MPP 추적 비율을 달성하려면 최대 전력점 근처에서 작동할 때 PV 전류가 너무 많이 변하지 않도록 PV 출력 전압 리플이 충분히 작아야 합니다.

PV 모듈의 MPP 전압 범위는 일반적으로 25V ~ 45V 범위로 정의될 수 있으며, 발전량은 약 250W이고 개방 회로 전압은 50V 미만입니다.

사용 및 유지 관리:

사용

1. 인버터 작동 및 유지 보수 지침의 요구 사항을 엄격히 준수하여 장비를 연결하고 설치하십시오. 설치하는 동안 다음 사항을 주의 깊게 확인해야 합니다. 와이어 직경이 요구 사항을 충족하는지 여부 운송 중에 부품과 단자가 느슨해졌는지 여부 절연 부품이 잘 절연되어 있는지 여부; 시스템의 접지가 규정을 충족하는지 여부.

2. 인버터는 사용 및 유지 관리 지침에 따라 엄격하게 작동하고 사용해야 합니다. 특히: 기계를 켜기 전에 입력 전압이 정상인지 주의 깊게 살펴보십시오. 작동 중에는 기계를 켜고 끄는 순서가 올바른지, 각 미터 및 표시등의 표시가 정상적인지 주의하십시오.

3. 인버터는 일반적으로 회로 파손, 과전류, 과전압, 과열 및 기타 항목에 대한 자동 보호 기능을 갖추고 있으므로 이러한 현상이 발생하면 수동으로 종료할 필요가 없습니다. 자동 보호의 보호 지점은 일반적으로 공장에서 설정되므로 다시 조정할 필요가 없습니다.

4. 인버터 캐비닛에 고전압이 흐르고 있습니다. 운영자는 일반적으로 캐비닛 도어를 열 수 없으며 평상시에는 캐비닛 도어를 잠가야 합니다.

5. 실내 온도가 30°C를 초과하는 경우 장비 고장을 방지하고 장비 수명을 연장하기 위해 방열 및 냉각 조치를 취해야 합니다.

유지보수 및 검사

1. 인버터 각 부분의 배선이 견고하고 느슨해지지 않았는지 정기적으로 확인하십시오. 특히, 팬, 전원 모듈, 입력 단자, 출력 단자, 접지 등을 주의 깊게 확인해야 합니다.

2. 알람이 종료되면 즉시 시작할 수 없습니다. 시동을 걸기 전에 원인을 찾아 수리해야 합니다. 검사는 인버터 유지 관리 매뉴얼에 지정된 단계에 따라 엄격하게 수행되어야 합니다.

3. 운영자는 특별한 교육을 받아야 하며 퓨즈, 부품 및 손상된 회로 기판을 능숙하게 교체하는 등 일반적인 결함의 원인을 파악하고 제거할 수 있어야 합니다. 훈련받지 않은 직원은 장비를 작동할 수 없습니다.

4. 해결이 어려운 사고가 발생하거나 사고의 원인이 불분명한 경우에는 사고에 대한 상세한 기록을 보관하고, 해결을 위해 적시에 인버터 제조업체에 통보해야 합니다.