Introdução à enciclopédia sobre inversores solares

Inversor , também conhecido como regulador de potência e regulador de potência, é uma parte essencial do sistema fotovoltaico. A principal função do inversor fotovoltaico é converter a energia CC gerada pelos painéis solares em energia CA utilizada pelos eletrodomésticos. Toda a eletricidade gerada pelos painéis solares deve ser processada pelo inversor antes de poder ser emitida para o mundo exterior. [1] Através do circuito de ponte completa, o processador SPWM é geralmente usado para sofrer modulação, filtragem, aumento de tensão, etc. para obter energia CA senoidal que corresponda à frequência de carga de iluminação, tensão nominal, etc. Com um inversor, uma bateria CC pode ser usada para fornecer energia CA aos aparelhos.

Introdução:

O sistema de geração de energia solar AC é composto por painéis solares, controlador de carga, inversor e bateria; o sistema de geração de energia solar DC não inclui inversor. O processo de conversão de energia CA em energia CC é chamado de retificação, o circuito que completa a função de retificação é chamado de circuito retificador e o dispositivo que implementa o processo de retificação é chamado de dispositivo retificador ou retificador. Da mesma forma, o processo de conversão de energia CC em energia CA é denominado inversor, o circuito que completa a função do inversor é denominado circuito inversor e o dispositivo que implementa o processo inversor é denominado equipamento inversor ou inversor.

O núcleo do dispositivo inversor é o circuito de comutação do inversor, conhecido como circuito inversor. Este circuito completa a função do inversor ligando e desligando a chave eletrônica de potência. A comutação de dispositivos de comutação eletrônica de potência requer certos pulsos de acionamento, e esses pulsos podem ser ajustados alterando um sinal de tensão. O circuito que gera e regula os pulsos costuma ser chamado de circuito de controle ou malha de controle. A estrutura básica do dispositivo inversor inclui, além do circuito inversor e circuito de controle mencionados acima, um circuito de proteção, um circuito de saída, um circuito de entrada, um circuito de saída, etc.

Características:

Devido à diversidade de edifícios, levará inevitavelmente à diversidade de instalações de painéis solares. Para maximizar a eficiência de conversão da energia solar tendo em conta a bela aparência do edifício, isto requer a diversificação dos nossos inversores para alcançar a melhor forma de energia solar. Converter.

Inversão centralizada

O inversor centralizado é geralmente usado em sistemas de grandes centrais fotovoltaicas (>10kW). Muitas cadeias fotovoltaicas paralelas são conectadas à entrada CC do mesmo inversor centralizado. Geralmente, módulos de potência IGBT trifásicos são usados ​​para alta potência. Os menores usam transistores de efeito de campo e controladores de conversão DSP para melhorar a qualidade da energia gerada, de modo que fique muito próxima de uma corrente de onda senoidal. A maior característica é a alta potência e o baixo custo do sistema. No entanto, a eficiência e a capacidade de produção elétrica de todo o sistema fotovoltaico são afetadas pela correspondência das cadeias fotovoltaicas e pelo sombreamento parcial. Ao mesmo tempo, a confiabilidade da geração de energia de todo o sistema fotovoltaico é afetada pelo mau estado de funcionamento de um determinado grupo de unidades fotovoltaicas. As últimas direções de pesquisa são o uso do controle de modulação vetorial espacial e o desenvolvimento de novas conexões de topologia de inversores para obter alta eficiência em condições de carga parcial. No inversor centralizado SolarMax, uma caixa de interface de conjunto fotovoltaico pode ser anexada para monitorar cada sequência de painéis fotovoltaicos. Se uma das strings não estiver funcionando corretamente, o sistema irá A informação é transmitida ao controle remoto, e esta string pode ser interrompida por controle remoto, para que a falha de uma string fotovoltaica não reduza ou afete o trabalho e a produção de energia de todo o sistema fotovoltaico.

Inversor de cordas

Os inversores string se tornaram os inversores mais populares do mercado internacional. O inversor string é baseado no conceito modular. Cada string fotovoltaica (1kW-5kW) passa por um inversor, tem rastreamento de pico de potência máxima na extremidade CC e é conectada em paralelo à rede na extremidade CA. Muitas grandes usinas fotovoltaicas usam inversores string. A vantagem é que não é afetado pelas diferenças de módulo e sombras entre as strings e, ao mesmo tempo, reduz o ponto operacional ideal dos módulos fotovoltaicos.

Incompatibilidade com o inversor, aumentando assim a geração de energia. Estas vantagens técnicas não só reduzem os custos do sistema, mas também aumentam a fiabilidade do sistema. Ao mesmo tempo, o conceito de "mestre-escravo" é introduzido entre strings, de modo que quando a potência de uma única string no sistema não consegue fazer um único inversor funcionar, vários grupos de strings fotovoltaicas podem ser conectados entre si para permitir um ou vários deles para trabalhar. , produzindo assim mais energia elétrica. O conceito mais recente é que vários inversores formem uma “equipe” entre si para substituir o conceito “mestre-escravo”, tornando o sistema mais confiável.

Inversor de múltiplas strings

O inversor multi-string aproveita as vantagens do inversor centralizado e do inversor string, evita suas desvantagens e pode ser aplicado em usinas fotovoltaicas com vários quilowatts. No inversor multi-string, estão incluídos diferentes rastreamentos de pico de potência individuais e conversores CC-CC. A CC é convertida em energia CA através de um inversor CC para CA comum e conectado à rede. Diferentes classificações de strings fotovoltaicas (por exemplo, diferentes potências nominais, diferentes números de módulos por string, diferentes fabricantes de módulos, etc.), diferentes tamanhos ou diferentes tecnologias de módulos fotovoltaicos, diferentes orientações das strings (por exemplo: leste, sul e oeste) , diferentes ângulos de inclinação ou sombreamento, podem ser conectados a um inversor comum, com cada string operando em seu respectivo pico de potência máxima. Ao mesmo tempo, o comprimento do cabo DC é reduzido, minimizando o efeito de sombreamento entre as strings e a perda causada pelas diferenças entre as strings.

Inversor de componentes

O módulo inversor conecta cada módulo fotovoltaico a um inversor, e cada módulo possui um rastreamento de pico de potência máxima independente, para que o módulo e o inversor cooperem melhor. Normalmente usado em usinas fotovoltaicas de 50W a 400W, a eficiência total é inferior à dos inversores string. Como eles estão conectados em paralelo no lado CA, isso aumenta a complexidade da fiação no lado CA e dificulta a manutenção. Outra coisa que precisa ser resolvida é como se conectar à rede de forma mais eficaz. A maneira mais simples é conectar-se à rede diretamente através de tomadas CA comuns, o que pode reduzir custos e instalação de equipamentos, mas muitas vezes os padrões de segurança da rede elétrica em vários locais podem não permitir isso. Ao fazê-lo, a companhia de energia pode opor-se à ligação direta do dispositivo gerador a uma tomada doméstica normal. Outro fator relacionado à segurança é se um transformador de isolamento (alta frequência ou baixa frequência) é necessário ou se um inversor sem transformador é permitido. Este inversor é mais amplamente utilizado em paredes de cortina de vidro.

Eficiência do inversor solar

A eficiência dos inversores solares refere-se ao crescente mercado de inversores solares (inversores fotovoltaicos) devido à demanda por energia renovável. E esses inversores exigem eficiência e confiabilidade extremamente altas. Os circuitos de potência utilizados nestes inversores são examinados e as melhores escolhas para dispositivos de chaveamento e retificadores são recomendadas. A estrutura geral de um inversor fotovoltaico é mostrada na Figura 1. Existem três inversores diferentes para você escolher. A luz solar brilha em módulos solares conectados em série e cada módulo contém um conjunto de unidades de células solares conectadas em série. A tensão de corrente contínua (CC) gerada pelos módulos solares é da ordem de várias centenas de volts, dependendo das condições de iluminação do conjunto de módulos, da temperatura das células e do número de módulos conectados em série.

A principal função deste tipo de inversor é converter a tensão CC de entrada em um valor estável. Esta função é implementada através de um conversor boost e requer uma chave boost e um diodo boost. Na primeira arquitetura, o estágio boost é seguido por um conversor ponte completa isolado. O objetivo do transformador de ponte completa é fornecer isolamento. O segundo conversor de ponte completa na saída é usado para converter a CC do conversor de ponte completa do primeiro estágio em tensão de corrente alternada (CA). Sua saída é filtrada antes de ser conectada à rede CA através de um interruptor de relé de contato duplo adicional, a fim de fornecer isolamento seguro em caso de falha e isolamento da rede de alimentação durante a noite. A segunda estrutura é um esquema não isolado. Entre eles, a tensão CA é gerada diretamente pela saída de tensão CC do estágio boost. A terceira estrutura utiliza uma topologia inovadora de interruptores de potência e diodos de potência para integrar as funções das peças boost e de geração CA em uma topologia dedicada, tornando o inversor o mais eficiente possível, apesar da eficiência de conversão muito baixa do painel solar. Perto de 100%, mas muito importante.Na Alemanha, espera-se que um módulo da série 3kW instalado num telhado virado a sul gere 2550 kWh por ano. Se a eficiência do inversor aumentar de 95% para 96%, poderão ser gerados 25 kWh adicionais de eletricidade por ano. O custo da utilização de módulos solares adicionais para gerar estes 25 kWh é equivalente à adição de um inversor. Como aumentar a eficiência de 95% para 96% não duplicará o custo do inversor, investir em um inversor mais eficiente é uma escolha inevitável. Para projetos emergentes, aumentar a eficiência do inversor da maneira mais econômica é um critério chave de projeto. Quanto à confiabilidade e custo do inversor, são dois outros critérios de projeto. Uma eficiência mais elevada reduz as flutuações de temperatura ao longo do ciclo de carga, melhorando assim a fiabilidade, pelo que estas directrizes estão realmente relacionadas. O uso de módulos também aumentará a confiabilidade.

Interruptor de reforço e diodo

Todas as topologias mostradas requerem interruptores de alimentação de comutação rápida. O estágio de reforço e o estágio de conversão de ponte completa requerem diodos de comutação rápida. Além disso, switches otimizados para comutação de baixa frequência (100 Hz) também são úteis para essas topologias. Para qualquer tecnologia de silício, os interruptores otimizados para comutação rápida terão perdas de condução mais altas do que os interruptores otimizados para aplicações de comutação de baixa frequência.

O estágio boost é geralmente projetado como um conversor de modo de corrente contínua. Dependendo do número de módulos solares do conjunto utilizado no inversor, você pode escolher se deseja usar dispositivos de 600V ou 1200V. Duas opções para interruptores de energia são MOSFETs e IGBTs. De modo geral, os MOSFETs podem operar em frequências de comutação mais altas que os IGBTs. Além disso, a influência do diodo corporal deve ser sempre levada em consideração: no caso do estágio boost isso não é um problema, pois o diodo corporal não conduz no modo de operação normal. As perdas de condução do MOSFET podem ser calculadas a partir do RDS(ON) na resistência, que é proporcional à área efetiva da matriz para uma determinada família de MOSFET. Quando a tensão nominal muda de 600V para 1200V, as perdas de condução do MOSFET aumentarão bastante. Portanto, mesmo que o RDS(ON) nominal seja equivalente, o MOSFET de 1200V não está disponível ou o preço é muito alto.

Para chaves boost classificadas em 600 V, MOSFETs de superjunção podem ser usados. Para aplicações de comutação de alta frequência, esta tecnologia apresenta as melhores perdas de condução. MOSFETs com valores RDS(ON) abaixo de 100 miliohms em pacotes TO-220 e MOSFETs com valores RDS(ON) abaixo de 50 miliohms em pacotes TO-247. Para inversores solares que requerem comutação de energia de 1200 V, o IGBT é a escolha apropriada. Tecnologias IGBT mais avançadas, como NPT Trench e NPT Field Stop, são otimizadas para reduzir perdas de condução, mas às custas de perdas de comutação mais altas, o que as torna menos adequadas para aplicações de reforço em altas frequências.

Baseado na antiga tecnologia planar NPT, foi desenvolvido um dispositivo FGL40N120AND que pode melhorar a eficiência do circuito boost com alta frequência de comutação. Possui um EOFF de 43uJ/A. Comparado com dispositivos de tecnologia mais avançada, o EOFF é de 80uJ/A, mas precisa ser obtido. Esse tipo de desempenho é muito difícil. A desvantagem do dispositivo FGL40N120AND é que a queda de tensão de saturação VCE(SAT) (3,0V vs. 2,1V a 125ºC) é alta, mas suas baixas perdas de comutação em altas frequências de comutação boost mais do que compensam isso. O dispositivo também integra um diodo antiparalelo. Sob operação normal de reforço, este diodo não conduzirá. No entanto, durante a inicialização ou durante condições transitórias, é possível que o circuito boost seja conduzido para o modo ativo, caso em que o diodo antiparalelo conduzirá. Como o IGBT em si não possui um diodo de corpo inerente, este diodo integrado é necessário para garantir uma operação confiável. Para diodos de reforço, são necessários diodos de recuperação rápida, como Stealth™ ou diodos de carbono-silício. Os diodos de carbono-silício têm tensão direta e perdas muito baixas. Ao selecionar um diodo boost, o efeito da corrente de recuperação reversa (ou capacitância de junção de um diodo de carbono-silício) na chave boost deve ser considerado, pois isso resultará em perdas adicionais. Aqui, o recém-lançado diodo Stealth II FFP08S60S pode fornecer maior desempenho. Quando VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us e a temperatura da caixa é 100ºC, a perda de comutação calculada é inferior ao parâmetro FFP08S60S de 205mJ. Usando o diodo Stealth ISL9R860P2, esse valor chega a 225mJ. Portanto, isto também melhora a eficiência do inversor em altas frequências de comutação.

Interruptores de ponte e diodos

Após a filtragem de ponte completa MOSFET, a ponte de saída gera uma tensão senoidal de 50 Hz e um sinal de corrente. Uma implementação comum é usar uma arquitetura padrão de ponte completa (Figura 2). Na figura, se os interruptores superior esquerdo e inferior direito estiverem ligados, uma tensão positiva é carregada entre os terminais esquerdo e direito; se os interruptores na parte superior direita e na parte inferior esquerda estiverem ligados, uma tensão negativa será carregada entre os terminais esquerdo e direito. Para esta aplicação, apenas um interruptor fica ligado durante um determinado período de tempo. Uma chave pode ser alterada para alta frequência PWM e a outra para baixa frequência de 50 Hz. Como o circuito de bootstrap depende da conversão de dispositivos low-end, os dispositivos low-end são comutados para alta frequência PWM, enquanto os dispositivos high-end são comutados para baixa frequência de 50 Hz. Esta aplicação usa um interruptor de alimentação de 600 V, portanto, o MOSFET de superjunção de 600 V é muito adequado para este dispositivo de comutação de alta velocidade. Como esses dispositivos de comutação suportam a corrente de recuperação reversa total de outros dispositivos quando o switch está ligado, os dispositivos de superjunção de recuperação rápida, como o 600V FCH47N60F, são escolhas ideais. Seu RDS(ON) é de 73 miliohms e sua perda de condução é muito baixa em comparação com outros dispositivos similares de recuperação rápida. Quando este dispositivo converte a 50 Hz, não há necessidade de usar o recurso de recuperação rápida. Esses dispositivos possuem excelentes características dv/dt e di/dt, o que melhora a confiabilidade do sistema em comparação com MOSFETs de superjunção padrão.

Outra opção que vale a pena explorar é o uso do dispositivo FGH30N60LSD. É um IGBT de 30A/600V com tensão de saturação VCE(SAT) de apenas 1,1V. Sua perda de desligamento EOFF é muito alta, chegando a 10mJ, por isso só é adequada para conversão de baixa frequência. Um MOSFET de 50 miliohms tem uma resistência RDS(ON) de 100 miliohms na temperatura operacional. Portanto, em 11A, possui o mesmo VDS que o VCE(SAT) do IGBT. Como este IGBT é baseado em tecnologia de decomposição mais antiga, o VCE(SAT) não muda muito com a temperatura. Este IGBT reduz, portanto, as perdas globais na ponte de saída, aumentando assim a eficiência global do inversor. O fato de o IGBT FGH30N60LSD mudar de uma tecnologia de conversão de energia para outra topologia dedicada a cada meio ciclo também é útil. Os IGBTs são usados ​​aqui como chaves topológicas. Para comutação mais rápida, são utilizados dispositivos de superjunção convencionais e de recuperação rápida. Para topologia dedicada de 1200V e estrutura de ponte completa, o mencionado FGL40N120AND é um switch muito adequado para novos inversores solares de alta frequência. Quando tecnologias especializadas exigem diodos, os diodos Stealth II, Hyperfast™ II e diodos de carbono-silício são ótimas soluções.

função:

O inversor não tem apenas a função de conversão DC para AC, mas também tem a função de maximizar o desempenho das células solares e a função de proteção contra falhas do sistema. Em resumo, existem funções automáticas de funcionamento e desligamento, função de controle de rastreamento de potência máxima, função de prevenção de operação independente (para sistemas conectados à rede), função de ajuste automático de tensão (para sistemas conectados à rede), função de detecção DC (para sistemas conectados à rede). ) e detecção de terra DC. Função (para sistemas conectados à rede). Aqui está uma breve introdução às funções automáticas de funcionamento e desligamento e à função de controle de rastreamento de potência máxima.

Função automática de operação e desligamento: Após o nascer do sol pela manhã, a intensidade da radiação solar aumenta gradativamente e a produção da célula solar também aumenta. Quando a potência de saída necessária para a operação do inversor for atingida, o inversor começará a funcionar automaticamente. Após entrar em operação, o inversor monitorará a saída dos módulos de células solares em todos os momentos. Enquanto a potência de saída dos módulos de células solares for maior que a potência de saída necessária para a tarefa do inversor, o inversor continuará a operar; ele irá parar até o pôr do sol, mesmo que o inversor também possa operar em dias chuvosos. Quando a saída do módulo solar diminui e a saída do inversor se aproxima de 0, o inversor entra no estado de espera.

Função de controle de rastreamento de potência máxima: A saída do módulo de célula solar muda com a intensidade da radiação solar e a temperatura do próprio módulo de célula solar (temperatura do chip). Além disso, como os módulos de células solares têm a característica de que a tensão diminui à medida que a corrente aumenta, existe um ponto de operação ideal que pode obter potência máxima. A intensidade da radiação solar está mudando e, obviamente, o ponto ideal de trabalho também está mudando. Em relação a essas alterações, o ponto de trabalho do módulo de célula solar é sempre mantido no ponto de potência máxima, e o sistema sempre obtém a potência máxima do módulo de célula solar. Este tipo de controle é o controle de rastreamento de potência máxima. A maior característica dos inversores utilizados em sistemas de geração de energia solar é que eles incluem a função de rastreamento do ponto de potência máxima (MPPT).

tipo

Classificação do escopo do aplicativo

(1) Inversor comum

Entrada DC 12V ou 24V, AC 220V, saída 50Hz, potência de 75W a 5000W, alguns modelos possuem conversão AC e DC, ou seja, função UPS.

(2) Máquina tudo-em-um inversor/carregador

Neste tipo de inversor, os usuários podem utilizar diversas formas de alimentação para alimentar cargas CA: quando há alimentação CA, a alimentação CA é utilizada para alimentar a carga através do inversor, ou para carregar a bateria; quando não há energia CA, a bateria é usada para alimentar a carga CA. . Pode ser utilizado em conjunto com diversas fontes de energia: baterias, geradores, painéis solares e turbinas eólicas.

(3) Inversor especial para correios e telecomunicações

Fornece inversores de 48V de alta qualidade para serviços postais e de telecomunicações. Os produtos são inversores modulares de boa qualidade, alta confiabilidade (módulo de 1KW), possuem função de redundância N+1 e podem ser expandidos (potência de 2KW a 20KW). ).

(4) Inversor especial para aviação e militar

Este tipo de inversor possui entrada de 28Vcc e pode fornecer as seguintes saídas AC: 26Vac, 115Vac, 230Vac. Sua frequência de saída pode ser: 50Hz, 60Hz e 400Hz, e a potência de saída varia de 30VA a 3500VA. Existem também conversores DC-DC e conversores de frequência dedicados à aviação.

Classificação da forma de onda de saída

(1) Inversor de onda quadrada

A forma de onda da tensão CA emitida pelo inversor de onda quadrada é uma onda quadrada. Os circuitos inversores usados ​​por este tipo de inversor não são exatamente os mesmos, mas a característica comum é que o circuito é relativamente simples e o número de tubos de comutação usados ​​é pequeno. A potência projetada geralmente está entre cem watts e um quilowatt. As vantagens do inversor de onda quadrada são: circuito simples, preço barato e fácil manutenção. A desvantagem é que a tensão de onda quadrada contém um grande número de harmônicos de alta ordem, o que produzirá perdas adicionais em aparelhos de carga com indutores ou transformadores com núcleo de ferro, causando interferência em rádios e alguns equipamentos de comunicação. Além disso, este tipo de inversor apresenta deficiências como faixa de regulação de tensão insuficiente, função de proteção incompleta e ruído relativamente alto.

(2) Inversor de onda escalonada

A forma de onda da tensão CA emitida por este tipo de inversor é uma onda escalonada. Existem muitas linhas diferentes para o inversor realizar a saída de onda escalonada, e o número de etapas na forma de onda de saída varia muito. A vantagem do inversor de onda escalonada é que a forma de onda de saída é significativamente melhorada em comparação com a onda quadrada e o conteúdo harmônico de alta ordem é reduzido. Quando as etapas atingem mais de 17, a forma de onda de saída pode atingir uma onda quase senoidal. Quando a saída sem transformador é usada, a eficiência geral é muito alta. A desvantagem é que o circuito de superposição de ondas em escada usa muitos tubos de comutação de energia e algumas formas de circuito requerem vários conjuntos de entradas de energia CC. Isso traz problemas para o agrupamento e fiação de conjuntos de células solares e para o carregamento equilibrado das baterias. Além disso, a tensão da onda em escada ainda apresenta alguma interferência de alta frequência em rádios e alguns equipamentos de comunicação.

Inversor de onda senoidal

A forma de onda de tensão CA emitida pelo inversor de onda senoidal é uma onda senoidal. As vantagens do inversor de onda senoidal são que ele possui boa forma de onda de saída, distorção muito baixa, pouca interferência em rádios e equipamentos e baixo ruído. Além disso, possui funções de proteção completas e alta eficiência geral. As desvantagens são: o circuito é relativamente complexo, requer alta tecnologia de manutenção e é caro.

A classificação dos três tipos de inversores acima é útil para projetistas e usuários de sistemas fotovoltaicos e sistemas de energia eólica identificarem e selecionarem inversores. Na verdade, inversores com a mesma forma de onda ainda apresentam grandes diferenças nos princípios do circuito, dispositivos utilizados, métodos de controle, etc.

Outros métodos de classificação

1. De acordo com a frequência da potência CA de saída, ela pode ser dividida em inversor de frequência de potência, inversor de média frequência e inversor de alta frequência. A frequência do inversor de frequência de energia é de 50 a 60 Hz; a frequência do inversor de média frequência é geralmente de 400 Hz a mais de dez kHz; a frequência do inversor de alta frequência é geralmente superior a dez kHz a MHz.

2. De acordo com o número de fases de saída do inversor, ele pode ser dividido em inversor monofásico, inversor trifásico e inversor multifásico.

3. De acordo com o destino da potência de saída do inversor, ele pode ser dividido em inversor ativo e inversor passivo. Qualquer inversor que transmita a energia elétrica produzida pelo inversor para a rede elétrica industrial é chamado de inversor ativo; qualquer inversor que transmite a energia elétrica produzida pelo inversor para alguma carga elétrica é chamado de inversor passivo. dispositivo.

4. De acordo com a forma do circuito principal do inversor, ele pode ser dividido em inversor de extremidade única, inversor push-pull, inversor de meia ponte e inversor de ponte completa.

5. De acordo com o tipo de dispositivo de comutação principal do inversor, ele pode ser dividido em inversor de tiristor, inversor de transistor, inversor de efeito de campo e inversor de transistor bipolar de porta isolada (IGBT). Pode ser dividido em duas categorias: inversor “semicontrolado” e inversor “totalmente controlado”. O primeiro não tem capacidade de desligamento automático e o componente perde sua função de controle após ser ligado, por isso é chamado de "semicontrolado" e os tiristores comuns se enquadram nesta categoria; este último tem a capacidade de se desligar automaticamente, ou seja, não existe nenhum dispositivo. O liga e desliga pode ser controlado pelo eletrodo de controle, por isso é chamado de “tipo totalmente controlado”. Os transistores de efeito de campo de potência e os transistores de dupla potência de porta isolada (IGBT) pertencem a esta categoria.

6. De acordo com a fonte de alimentação DC, ela pode ser dividida em inversor de fonte de tensão (VSI) e inversor de fonte de corrente (CSI). No primeiro caso, a tensão CC é quase constante e a tensão de saída é uma onda quadrada alternada; neste último, a corrente CC é quase constante e a corrente de saída é uma onda quadrada alternada.

7. De acordo com o método de controle do inversor, ele pode ser dividido em inversor de modulação de frequência (PFM) e inversor de modulação por largura de pulso (PWM).

8. De acordo com o modo de funcionamento do circuito de comutação do inversor, ele pode ser dividido em inversor ressonante, inversor de comutação rígida de frequência fixa e inversor de comutação suave de frequência fixa.

9. De acordo com o método de comutação do inversor, ele pode ser dividido em inversor comutado por carga e inversor autocomutado.

Parâmetros de desempenho:

Existem muitos parâmetros e condições técnicas que descrevem o desempenho de um inversor. Aqui damos apenas uma breve explicação dos parâmetros técnicos comumente utilizados na avaliação de inversores.

1. Condições ambientais para utilização do inversor. Condições normais de uso do inversor: a altitude não excede 1000 m e a temperatura do ar é de 0 ~ + 40 ℃.

2. Condições de fonte de alimentação de entrada CC, faixa de flutuação de tensão CC de entrada: ± 15% do valor de tensão nominal da bateria.

3. Tensão nominal de saída, dentro da faixa de flutuação permitida especificada da tensão CC de entrada, representa o valor da tensão nominal que o inversor deve ser capaz de emitir. A precisão estável do valor da tensão nominal de saída geralmente tem as seguintes disposições:

(1) Durante a operação em estado estacionário, a faixa de flutuação de tensão deve ser limitada, por exemplo, seu desvio não deve exceder ±3% ou ±5% do valor nominal.

(2) Em situações dinâmicas onde a carga muda repentinamente ou é afetada por outros fatores de interferência, o desvio da tensão de saída não deve exceder ±8% ou ±10% do valor nominal.

4. Frequência de saída nominal, a frequência da tensão CA de saída do inversor deve ser um valor relativamente estável, geralmente a frequência de energia de 50Hz. O desvio deve estar dentro de ±1% em condições normais de trabalho.

5. Corrente de saída nominal (ou capacidade de saída nominal) indica a corrente de saída nominal do inversor dentro da faixa de fator de potência de carga especificada. Alguns produtos inversores fornecem capacidade de saída nominal, expressa em VA ou kVA. A capacidade nominal do inversor é quando o fator de potência de saída é 1 (ou seja, carga puramente resistiva), a tensão nominal de saída é o produto da corrente nominal de saída.

6. Eficiência de saída nominal. A eficiência do inversor é a relação entre sua potência de saída e a potência de entrada sob condições de trabalho especificadas, expressa em%. A eficiência do inversor na capacidade de saída nominal é a eficiência de carga total, e a eficiência em 10% da capacidade de saída nominal é a eficiência de baixa carga.

7. O conteúdo harmônico máximo do inversor. Para um inversor de onda senoidal, sob carga resistiva, o conteúdo harmônico máximo da tensão de saída deve ser ≤10%.

8. A capacidade de sobrecarga do inversor refere-se à capacidade do inversor de produzir mais do que o valor da corrente nominal em um curto período de tempo sob condições especificadas. A capacidade de sobrecarga do inversor deve atender a certos requisitos sob o fator de potência de carga especificado.

9. A eficiência do inversor é a relação entre a potência ativa de saída do inversor e a potência ativa de entrada (ou potência CC) sob a tensão nominal de saída, corrente de saída e fator de potência de carga especificado.

10. O fator de potência da carga representa a capacidade do inversor de transportar cargas indutivas ou capacitivas. Sob condições de onda senoidal, o fator de potência da carga é de 0,7 ~ 0,9 (atraso) e o valor nominal é de 0,9.

11. Assimetria de carga. Sob uma carga assimétrica de 10%, a assimetria da tensão de saída de um inversor trifásico de frequência fixa deve ser ≤10%.

12. Desequilíbrio da tensão de saída. Em condições normais de operação, o desequilíbrio de tensão trifásico (relação entre o componente de sequência reversa e o componente de sequência positiva) emitido pelo inversor não deve exceder um valor especificado, geralmente expresso em %, como 5% ou 8%.

13. Características de partida: Em condições normais de operação, o inversor deve ser capaz de dar partida normalmente 5 vezes consecutivas sob condições de operação com carga total e sem carga.

14. Funções de proteção, o inversor deve ser configurado: proteção contra curto-circuito, proteção contra sobrecorrente, proteção contra sobretemperatura, proteção contra sobretensão, proteção contra subtensão e proteção contra perda de fase. Entre elas, a proteção contra sobretensão significa que, para inversores sem medidas de estabilização de tensão, deve haver medidas de proteção contra sobretensão de saída para proteger o terminal negativo de danos por sobretensão de saída. A proteção contra sobrecorrente refere-se à proteção contra sobrecorrente do inversor, que deve ser capaz de garantir ação oportuna quando a carga estiver em curto-circuito ou a corrente exceder o valor permitido para protegê-lo contra danos por surto de corrente.

15. Interferência e anti-interferência, o inversor deve ser capaz de suportar interferência eletromagnética no ambiente geral sob condições normais de trabalho especificadas. O desempenho anti-interferência e a compatibilidade eletromagnética do inversor devem estar em conformidade com os padrões relevantes.

16. Os inversores que não são operados, monitorados e mantidos com frequência devem ter ≤95db; inversores que são frequentemente operados, monitorados e mantidos devem ser ≤80db.

17. Display, o inversor deve ser equipado com exibição de dados de parâmetros como tensão de saída CA, corrente de saída e frequência de saída, e exibição de sinal de entrada ativa, energizada e status de falha.

18. Função de comunicação. A função de comunicação remota permite aos usuários verificar o status operacional da máquina e os dados armazenados sem ir ao local.

19. A distorção da forma de onda da tensão de saída. Quando a tensão de saída do inversor é senoidal, a distorção máxima permitida da forma de onda (ou conteúdo harmônico) deve ser especificada. Geralmente expresso como a distorção total da forma de onda da tensão de saída, seu valor não deve exceder 5% (10% é permitido para saída monofásica).

20. Características de partida, que caracterizam a capacidade do inversor de partir com carga e seu desempenho durante operação dinâmica. O inversor deve garantir uma partida confiável sob carga nominal.

21. Ruído. Transformadores, indutores de filtro, interruptores eletromagnéticos, ventiladores e outros componentes de equipamentos eletrônicos de potência produzem ruído. Quando o inversor está operando normalmente, seu ruído não deve exceder 80dB, e o ruído de um inversor pequeno não deve exceder 65dB.

Características da bateria:

Bateria fotovoltaica

Para desenvolver um sistema inversor solar, é importante primeiro compreender as diferentes características das células solares (células fotovoltaicas). Rp e Rs são resistências parasitas, que são infinitas e zero respectivamente em circunstâncias ideais.

A intensidade da luz e a temperatura podem afetar significativamente as características operacionais das células fotovoltaicas. A corrente é proporcional à intensidade da luz, mas as mudanças na luz têm pouco efeito na tensão operacional. No entanto, a tensão operacional é afetada pela temperatura. Um aumento na temperatura da bateria reduz a tensão operacional, mas tem pouco efeito na corrente gerada. A figura abaixo ilustra os efeitos da temperatura e da luz nos módulos fotovoltaicos.

As alterações na intensidade da luz têm um impacto maior na potência de saída da bateria do que as alterações na temperatura. Isto é verdade para todos os materiais fotovoltaicos comumente usados. Uma consequência importante da combinação destes dois efeitos é que a potência de uma célula fotovoltaica diminui com a diminuição da intensidade da luz e/ou aumento da temperatura.

Ponto de potência máxima (MPP)

As células solares podem operar em uma ampla faixa de tensões e correntes. O MPP é determinado aumentando continuamente a carga resistiva na célula iluminada de zero (evento de curto-circuito) até um valor muito alto (evento de circuito aberto). MPP é o ponto de operação no qual V x I atinge seu valor máximo e nesta intensidade de iluminação a potência máxima pode ser alcançada. A potência de saída quando ocorre um evento de curto-circuito (tensão fotovoltaica igual a zero) ou circuito aberto (corrente fotovoltaica igual a zero) é zero.

Células solares de silício monocristalino de alta qualidade produzem uma tensão de circuito aberto de 0,60 volts a uma temperatura de 25°C. Com plena luz solar e uma temperatura do ar de 25°C, a temperatura de uma determinada célula pode estar próxima de 45°C, o que reduzirá a tensão de circuito aberto para cerca de 0,55V. À medida que a temperatura aumenta, a tensão do circuito aberto continua a diminuir até o módulo fotovoltaico entrar em curto-circuito.

A potência máxima a uma temperatura da bateria de 45°C é normalmente produzida com 80% da tensão de circuito aberto e 90% da corrente de curto-circuito. A corrente de curto-circuito da bateria é quase proporcional à iluminação, e a tensão de circuito aberto só pode diminuir em 10% quando a iluminação é reduzida em 80%. Baterias de qualidade inferior reduzirão a tensão mais rapidamente quando a corrente aumentar, reduzindo assim a energia disponível. A produção caiu de 70% para 50%, ou mesmo apenas 25%.

O microinversor solar deve garantir que os módulos fotovoltaicos estejam operando no MPP a qualquer momento para que a energia máxima possa ser obtida dos módulos fotovoltaicos. Isso pode ser alcançado usando um loop de controle de ponto de potência máxima, também conhecido como Maximum Power Point Tracker (MPPT). Alcançar uma alta taxa de rastreamento MPP também requer que a ondulação da tensão de saída fotovoltaica seja pequena o suficiente para que a corrente fotovoltaica não mude muito ao operar próximo ao ponto de potência máxima.

A faixa de tensão MPP dos módulos fotovoltaicos geralmente pode ser definida na faixa de 25V a 45V, com geração de energia de aproximadamente 250W e tensão de circuito aberto abaixo de 50V.

Uso e manutenção:

usar

1. Conecte e instale o equipamento estritamente de acordo com os requisitos das instruções de operação e manutenção do inversor. Durante a instalação, verifique cuidadosamente: se o diâmetro do fio atende aos requisitos; se os componentes e terminais estão soltos durante o transporte; se as partes isoladas estão bem isoladas; se o aterramento do sistema atende aos regulamentos.

2. O inversor deve ser operado e utilizado estritamente de acordo com as instruções de uso e manutenção. Em particular: antes de ligar a máquina, preste atenção se a tensão de entrada está normal; durante a operação, preste atenção se a sequência de ligar e desligar a máquina está correta e se as indicações de cada medidor e luz indicadora estão normais.

3. Os inversores geralmente possuem proteção automática para quebra de circuito, sobrecorrente, sobretensão, superaquecimento e outros itens, portanto, quando esses fenômenos ocorrem, não há necessidade de desligamento manual; os pontos de proteção de proteção automática geralmente são configurados de fábrica e não há necessidade de ajuste novamente.

4. Há alta tensão no gabinete do inversor. Os operadores geralmente não têm permissão para abrir a porta do gabinete, e a porta do gabinete deve ser trancada em horários normais.

5. Quando a temperatura ambiente exceder 30°C, medidas de dissipação de calor e resfriamento devem ser tomadas para evitar falhas do equipamento e prolongar a vida útil do equipamento.

Manutenção e inspeção

1. Verifique regularmente se a fiação de cada parte do inversor está firme e se há alguma folga. Em particular, o ventilador, o módulo de potência, o terminal de entrada, o terminal de saída e o aterramento devem ser verificados cuidadosamente.

2. Depois que o alarme for desligado, não será permitido inicializá-lo imediatamente. A causa deve ser descoberta e reparada antes da partida. A inspeção deve ser realizada estritamente de acordo com os passos especificados no manual de manutenção do inversor.

3. Os operadores devem receber treinamento especial e ser capazes de determinar as causas de falhas gerais e eliminá-las, como substituir habilmente fusíveis, componentes e placas de circuito danificadas. Pessoal não treinado não está autorizado a operar o equipamento.

4. Se ocorrer um acidente difícil de eliminar ou a causa do acidente não for clara, registros detalhados do acidente devem ser mantidos e o fabricante do inversor deve ser notificado em tempo hábil para resolução.