Енциклопедія знайомства з сонячними інверторами

Інвертор , також відомий як регулятор потужності та регулятор потужності, є важливою частиною фотоелектричної системи. Основною функцією фотоелектричного інвертора є перетворення постійного струму, який виробляють сонячні батареї, у змінний струм, що використовується побутовою технікою. Вся електроенергія, вироблена сонячними батареями, повинна бути оброблена інвертором, перш ніж її можна буде вивести у зовнішній світ. [1] Через повну мостову схему процесор SPWM зазвичай використовується для модуляції, фільтрації, підвищення напруги тощо для отримання синусоїдальної потужності змінного струму, яка відповідає частоті освітлювального навантаження, номінальній напрузі тощо для кінцевих користувачів системи. За допомогою інвертора акумулятор постійного струму можна використовувати для живлення приладів змінним струмом.

Вступ:

Сонячна система виробництва електроенергії змінного струму складається з сонячних панелей, контролера заряду, інвертора та акумулятора; сонячна система виробництва електроенергії постійного струму не включає інвертор. Процес перетворення потужності змінного струму в потужність постійного струму називається випрямленням, схема, яка виконує функцію випрямлення, називається схемою випрямлення, а пристрій, який реалізує процес випрямлення, називається випрямним пристроєм або випрямлячем. Відповідно, процес перетворення потужності постійного струму в потужність змінного струму називається інвертором, схема, яка виконує функцію інвертора, називається схемою інвертора, а пристрій, який реалізує процес інвертора, називається інверторним обладнанням або інвертором.

Ядром інверторного пристрою є схема перемикання інвертора, яка називається схемою інвертора. Ця схема завершує функцію інвертора, вмикаючи та вимикаючи силовий електронний перемикач. Перемикання силових електронних комутаційних пристроїв вимагає певних керуючих імпульсів, і ці імпульси можна регулювати зміною сигналу напруги. Схема, яка генерує і регулює імпульси, часто називається ланцюгом керування або контуром керування. Основна структура інверторного пристрою включає, крім згаданої вище інверторної схеми та схеми керування, схему захисту, вихідну схему, вхідну схему, вихідну схему тощо.

особливості:

Через різноманітність будівель це неминуче призведе до різноманітності установок сонячних панелей. Для того, щоб максимізувати ефективність перетворення сонячної енергії, беручи до уваги красивий зовнішній вигляд будівлі, це вимагає диверсифікації наших інверторів для досягнення найкращого способу сонячної енергії. конвертувати.

Централізована інверсія

Централізований інвертор зазвичай використовується в системах великих фотоелектричних електростанцій (>10кВт). Багато паралельних фотоелектричних ліній підключено до входу постійного струму одного централізованого інвертора. Як правило, для високої потужності використовуються трифазні силові модулі IGBT. У менших використовуються польові транзистори та контролери перетворення DSP для покращення якості генерованої потужності, щоб вона була дуже близькою до синусоїдального струму. Найбільшою особливістю є висока потужність і низька вартість системи. Однак на ефективність і потужність виробництва електроенергії всієї фотоелектричної системи впливає узгодження фотоелектричних струн і часткове затінення. У той же час, на надійність виробництва електроенергії всієї фотоелектричної системи впливає поганий робочий стан певної групи фотоелектричних установок. Останніми напрямками досліджень є використання управління просторовою векторною модуляцією та розробка нових з’єднань інверторної топології для отримання високої ефективності в умовах часткового навантаження. До централізованого інвертора SolarMax можна приєднати інтерфейсний блок фотоелектричної матриці для моніторингу кожної ланки фотоелектричних вітрильних панелей. Якщо один із рядів не працює належним чином, система буде. Інформація передається на пульт дистанційного керування, і цей рядок можна зупинити за допомогою дистанційного керування, так що відмова одного фотоелектричного рядка не зменшить або не вплине на роботу та вихідну енергію. всієї фотоелектричної системи.

Струнний інвертор

Струнні інвертори стали найпопулярнішими інверторами на міжнародному ринку. Струнний інвертор заснований на модульній концепції. Кожна фотоелектрична ланка (1-5 кВт) проходить через інвертор, має відстеження максимального піку потужності на кінці постійного струму та підключена паралельно до мережі на кінці змінного струму. Багато великих фотоелектричних електростанцій використовують струнні інвертори. Перевага полягає в тому, що на нього не впливають відмінності модулів і тіні між рядками, і в той же час знижується оптимальна робоча точка фотоелектричних модулів.

Неузгодженість з інвертором, тим самим збільшуючи вироблення електроенергії. Ці технічні переваги не тільки знижують витрати на систему, але й підвищують її надійність. У той же час, концепція «головний-підлеглий» вводиться між ланцюгами, так що, коли потужність однієї ланцюга в системі не може забезпечити роботу одного інвертора, кілька груп фотоелектричних ниток можна з’єднати разом, щоб забезпечити одну або кілька з них на роботу. , тим самим виробляючи більше електроенергії. Остання концепція полягає в тому, що кілька інверторів утворюють «команду» один з одним, щоб замінити концепцію «головний-підлеглий», що робить систему більш надійною.

Багатострунний інвертор

Багатострунний інвертор використовує переваги централізованого інвертора та стрінгового інвертора, уникає їхніх недоліків і може застосовуватися на фотоелектричних станціях потужністю кілька кіловат. У багатострунний інвертор включені різні індивідуальні пікові відстеження потужності та перетворювачі постійного струму в постійний. Постійний струм перетворюється на змінний струм через загальний інвертор постійного струму в змінний струм і підключається до мережі. Різні номінальні характеристики фотоелектричних ниток (наприклад, різна номінальна потужність, різна кількість модулів на ланцюжок, різні виробники модулів тощо), різні розміри або різні технології фотоелектричних модулів, різні орієнтації ниток (наприклад: схід, південь і захід) , різні кути нахилу або затінення, можна підключити до загального інвертора, при цьому кожна струна працює на відповідному максимальному піку потужності. У той же час довжина кабелю постійного струму зменшується, мінімізуючи ефект затінення між ланцюжками та втрати, спричинені відмінностями між ланцюжками.

Інвертор компонентів

Інвертор модуля підключає кожен фотоелектричний модуль до інвертора, і кожен модуль має незалежне відстеження максимальної пікової потужності, щоб модуль і інвертор краще співпрацювали. Зазвичай використовується на фотоелектричних станціях від 50 Вт до 400 Вт, загальна ефективність нижча, ніж у струнних інверторів. Оскільки вони з’єднані паралельно на стороні змінного струму, це збільшує складність проводки на стороні змінного струму та ускладнює обслуговування. Інша річ, яку потрібно вирішити, це як підключитися до мережі ефективніше. Найпростішим способом є підключення до мережі безпосередньо через звичайні розетки змінного струму, що може зменшити витрати та установку обладнання, але часто стандарти безпеки електромережі в різних місцях можуть цього не дозволяти. При цьому енергокомпанія може заперечити проти прямого підключення генераторного пристрою до звичайної побутової розетки. Іншим фактором безпеки є те, чи потрібен ізолюючий трансформатор (високочастотний або низькочастотний) чи дозволений безтрансформаторний інвертор. Цей інвертор найбільш широко використовується в скляних навісних стінах.

Ефективність сонячного інвертора

Ефективність сонячних інверторів відноситься до зростаючого ринку сонячних інверторів (фотоелектричних інверторів) через попит на відновлювану енергію. І ці інвертори вимагають надзвичайно високої ефективності та надійності. Розглянуто схеми живлення, які використовуються в цих інверторах, і рекомендовано найкращий вибір для комутаційних і випрямних пристроїв. Загальна структура фотоелектричного інвертора показана на малюнку 1. Є три різні інвертори на вибір. Сонячне світло світить на сонячні модулі, з’єднані послідовно, і кожен модуль містить набір блоків сонячних елементів, з’єднаних послідовно. Напруга постійного струму (DC), що генерується сонячними модулями, становить кілька сотень вольт, залежно від умов освітлення масиву модулів, температури осередків і кількості модулів, з’єднаних послідовно.

Основною функцією цього типу інвертора є перетворення вхідної постійної напруги в стабільне значення. Ця функція реалізована через підвищувальний перетворювач і потребує підвищувального перемикача та підвищувального діода. У першій архітектурі за етапом підвищення слід ізольований повний мостовий перетворювач. Призначення повного мостового трансформатора - забезпечити ізоляцію. Другий повний мостовий перетворювач на виході використовується для перетворення постійного струму від повного мостового перетворювача першого ступеня в напругу змінного струму (AC). Його вихід фільтрується перед підключенням до мережі змінного струму через додатковий двоконтактний релейний перемикач, щоб забезпечити безпечну ізоляцію у разі несправності та відключення від мережі живлення вночі. Друга структура є неізольованою схемою. Серед них напруга змінного струму безпосередньо генерується вихідною напругою постійного струму каскадом підвищення. Третя структура використовує інноваційну топологію перемикачів живлення та силових діодів для інтеграції функцій компонентів підвищення та генерації змінного струму в спеціальну топологію, роблячи інвертор максимально ефективним, незважаючи на дуже низьку ефективність перетворення сонячної панелі. Близько 100%, але дуже важливо. Очікується, що в Німеччині модуль серії 3 кВт, встановлений на даху, що виходить на південь, генеруватиме 2550 кВт-год на рік. Якщо ККД інвертора збільшити з 95% до 96%, щороку можна виробляти додатково 25 кВт/год електроенергії. Вартість використання додаткових сонячних модулів для генерації цих 25 кВт/год еквівалентна додаванню інвертора. Оскільки підвищення ефективності з 95% до 96% не подвоїть вартість інвертора, інвестування в більш ефективний інвертор є неминучим вибором. Для нових конструкцій підвищення ефективності інвертора найбільш рентабельним способом є ключовим критерієм конструкції. Що стосується надійності та вартості інвертора, то це ще два критерії конструкції. Вища ефективність зменшує температурні коливання протягом циклу навантаження, тим самим підвищуючи надійність, тому ці вказівки насправді пов’язані. Використання модулів також підвищить надійність.

Буст-перемикач і діод

Усі показані топології вимагають швидких перемикачів живлення. Підвищувальний каскад і повний мостовий етап перетворення вимагають швидко перемикаються діодів. Крім того, комутатори, оптимізовані для комутації на низькій частоті (100 Гц), також корисні для цих топологій. Для будь-якої даної кремнієвої технології перемикачі, оптимізовані для швидкого перемикання, матимуть вищі втрати провідності, ніж перемикачі, оптимізовані для додатків перемикання низьких частот.

Підвищувальний каскад зазвичай розроблений як перетворювач режиму безперервного струму. Залежно від кількості сонячних модулів у масиві, що використовується в інверторі, ви можете вибрати, чи використовувати пристрої на 600 В або 1200 В. Двома варіантами вимикачів живлення є MOSFET і IGBT. Загалом, МОП-транзистори можуть працювати на більш високих частотах перемикання, ніж IGBT. Крім того, слід завжди брати до уваги вплив корпусного діода: у випадку підвищувального ступеня це не є проблемою, оскільки корпусний діод не проводить у нормальному режимі роботи. Втрати на провідність МОП-транзисторів можна розрахувати за опором увімкнення RDS(ON), який пропорційний ефективній площі матриці для даного сімейства МОП-транзисторів. Коли номінальна напруга змінюється від 600 В до 1200 В, втрати провідності MOSFET значно збільшаться. Таким чином, навіть якщо номінальний RDS(ON) еквівалентний, MOSFET 1200 В недоступний або ціна надто висока.

Для підсилювальних перемикачів, розрахованих на 600 В, можна використовувати MOSFET з суперпереходом. Для високочастотної комутації ця технологія має найкращі втрати на провідність. MOSFET зі значеннями RDS(ON) нижче 100 міліом в корпусах TO-220 і MOSFET зі значеннями RDS(ON) нижче 50 міліом в корпусах TO-247. Для сонячних інверторів, які потребують комутації живлення 1200 В, IGBT є відповідним вибором. Більш просунуті технології IGBT, такі як NPT Trench і NPT Field Stop, оптимізовані для зменшення втрат на провідність, але за рахунок вищих втрат при комутації, що робить їх менш придатними для додатків підвищення на високих частотах.

На основі старої планарної технології NPT був розроблений пристрій FGL40N120AND, який може підвищити ефективність схеми підвищення з високою частотою перемикання. Він має EOFF 43 мкДж/А. Порівняно з більш просунутими технологічними пристроями, EOFF становить 80 мкДж/А, але його потрібно досягти. Такий тип продуктивності дуже складний. Недоліком пристрою FGL40N120AND є те, що падіння напруги насичення VCE(SAT) (3,0 В проти 2,1 В при 125ºC) є високим, але його низькі втрати при перемиканні на високих частотах перемикання підвищення з лишком компенсують це. Пристрій також містить антипаралельний діод. За нормальної роботи підсилення цей діод не проводить. Однак під час запуску або під час перехідних процесів ланцюг підсилення може бути переведений в активний режим, і в цьому випадку антипаралельний діод буде провідним. Оскільки IGBT сам по собі не має внутрішнього корпусного діода, цей комбінований діод потрібен для забезпечення надійної роботи. Для підсилювальних діодів потрібні діоди зі швидким відновленням, такі як Stealth™ або вуглецево-кремнієві діоди. Вуглецево-кремнієві діоди мають дуже низьку пряму напругу та втрати. При виборі підсилювального діода необхідно враховувати вплив зворотного струму відновлення (або ємності переходу вуглець-кремнієвого діода) на підсилювальний перемикач, оскільки це призведе до додаткових втрат. Тут нещодавно випущений діод Stealth II FFP08S60S може забезпечити вищу продуктивність. Коли VDD=390 В, ID=8A, di/dt=200A/us і температура корпусу становить 100ºC, розраховані втрати при перемиканні нижчі за параметр FFP08S60S, що становить 205 мДж. При використанні діода ISL9R860P2 Stealth це значення досягає 225 мДж. Таким чином, це також покращує ефективність інвертора на високих частотах комутації.

Мостові перемикачі та діоди

Після повної мостової фільтрації MOSFET вихідний міст генерує синусоїдальний сигнал напруги та струму 50 Гц. Загальною реалізацією є використання стандартної архітектури повного мосту (рис. 2). На малюнку, якщо перемикачі у верхньому лівому та нижньому правому кутах увімкнено, позитивна напруга завантажується між лівою та правою клемами; якщо перемикачі у верхньому правому та нижньому лівому кутах увімкнені, негативна напруга завантажується між лівою та правою клемами. Для цієї програми лише один перемикач увімкнено протягом певного періоду часу. Один перемикач можна перемикати на високу частоту ШІМ, а інший перемикач на низьку частоту 50 Гц. Оскільки схема початкового завантаження базується на перетворенні низькочастотних пристроїв, низькочастотні пристрої перемикаються на високу частоту ШІМ, тоді як високоякісні пристрої перемикаються на низьку частоту 50 Гц. У цьому додатку використовується перемикач живлення 600 В, тому суперперехід MOSFET 600 В дуже підходить для цього високошвидкісного комутаційного пристрою. Оскільки ці комутаційні пристрої витримують повний зворотний струм відновлення інших пристроїв, коли перемикач увімкнено, суперперехідні пристрої швидкого відновлення, такі як 600 В FCH47N60F, є ідеальним вибором. Його RDS(ON) становить 73 міліом, а втрати провідності дуже низькі порівняно з іншими подібними пристроями швидкого відновлення. Коли цей пристрій перетворює на 50 Гц, немає необхідності використовувати функцію швидкого відновлення. Ці пристрої мають відмінні характеристики dv/dt і di/dt, що підвищує надійність системи порівняно зі стандартними MOSFET з суперпереходом.

Ще одним варіантом, який варто вивчити, є використання пристрою FGH30N60LSD. Це IGBT на 30 А/600 В з напругою насичення VCE (SAT) лише 1,1 В. Його втрати при виключенні EOFF дуже високі, досягаючи 10 мДж, тому він підходить лише для низькочастотного перетворення. MOSFET на 50 міліом має RDS(ON) увімкненого опору 100 міліом при робочій температурі. Тому на 11A він має такий же VDS, як VCE(SAT) IGBT. Оскільки цей IGBT базується на старій технології поломки, VCE(SAT) не сильно змінюється з температурою. Таким чином, цей IGBT зменшує загальні втрати у вихідному мосту, тим самим підвищуючи загальну ефективність інвертора. Той факт, що FGH30N60LSD IGBT перемикається з однієї технології перетворення потужності на іншу виділену топологію кожні півперіоду, також корисний. IGBT використовуються тут як топологічні перемикачі. Для більш швидкого перемикання використовуються звичайні та швидковідновлювальні суперперехідні пристрої. Для виділеної топології 1200 В і структури з повним мостом вищезгаданий комутатор FGL40N120AND дуже підходить для нових високочастотних сонячних інверторів. Коли спеціалізовані технології вимагають діодів, чудовими рішеннями є діоди Stealth II, Hyperfast™ II і вуглецево-кремнієві діоди.

функція:

Інвертор не тільки має функцію перетворення постійного струму в змінний, але також має функцію максимізації продуктивності сонячних батарей і функцію захисту системи від збоїв. Загалом, є функції автоматичного запуску та відключення, функція контролю максимальної потужності, функція запобігання незалежному спрацьовуванню (для систем, підключених до мережі), функція автоматичного регулювання напруги (для систем, підключених до мережі), функція виявлення постійного струму (для систем, підключених до мережі). ) і виявлення землі постійного струму. Функція (для мережевих систем). Ось короткий вступ до функцій автоматичного запуску та вимкнення та функції контролю максимальної потужності.

Автоматична робота та функція вимкнення: після сходу сонця вранці інтенсивність сонячного випромінювання поступово зростає, а вихід сонячної батареї також збільшується. При досягненні вихідної потужності, необхідної для роботи інвертора, інвертор автоматично починає працювати. Після введення в роботу інвертор буде постійно контролювати вихід модулів сонячних батарей. Поки вихідна потужність модулів сонячних батарей перевищує вихідну потужність, необхідну для завдання інвертора, інвертор продовжуватиме працювати; він зупиниться до заходу сонця, навіть якщо інвертор також може працювати в дощові дні. Коли потужність сонячного модуля стає меншою, а потужність інвертора наближається до 0, інвертор переходить у режим очікування.

Функція контролю максимальної потужності: вихідна потужність модуля сонячної батареї змінюється залежно від інтенсивності сонячного випромінювання та температури самого модуля сонячної батареї (температура мікросхеми). Крім того, оскільки модулі сонячних батарей мають характеристику, що напруга зменшується зі збільшенням струму, існує оптимальна робоча точка, яка може отримати максимальну потужність. Інтенсивність сонячного випромінювання змінюється, і, очевидно, оптимальна робоча точка також змінюється. У зв’язку з цими змінами робоча точка модуля сонячної батареї завжди підтримується на рівні максимальної потужності, і система завжди отримує максимальну вихідну потужність від модуля сонячної батареї. Цей тип контролю є контролем відстеження максимальної потужності. Найбільшою особливістю інверторів, які використовуються в сонячних системах виробництва електроенергії, є те, що вони містять функцію відстеження точки максимальної потужності (MPPT).

типу

Класифікація сфери застосування

(1) Звичайний інвертор

Вхід DC 12V або 24V, вихід AC 220V, 50Hz, потужність від 75W до 5000W, деякі моделі мають перетворення змінного та постійного струму, тобто функцію ДБЖ.

(2) Універсальна машина з інвертором/зарядним пристроєм

У цьому типі інвертора користувачі можуть використовувати різні форми живлення для живлення навантажень змінного струму: коли є живлення змінного струму, живлення змінного струму використовується для живлення навантаження через інвертор або для заряджання акумулятора; коли немає живлення змінного струму, акумулятор використовується для живлення навантаження змінного струму. . Його можна використовувати в поєднанні з різними джерелами живлення: батареями, генераторами, сонячними батареями та вітровими турбінами.

(3) Спеціальний інвертор для пошти та телекомунікацій

Надання високоякісних інверторів 48 В для поштових і телекомунікаційних послуг. Продукти високої якості, високої надійності, модульні (модуль 1KW) інвертори, мають функцію резервування N+1 і можуть бути розширені (потужність від 2KW до 20KW). ).

(4) Спеціальний інвертор для авіації та військових

Цей тип інвертора має вхідну напругу 28 В постійного струму та може забезпечити такі виходи змінного струму: 26 В змінного струму, 115 В змінного струму, 230 В змінного струму. Його вихідна частота може бути: 50 Гц, 60 Гц і 400 Гц, а вихідна потужність коливається від 30 ВА до 3500 ВА. Існують також перетворювачі DC-DC і перетворювачі частоти, призначені для авіації.

Класифікація форми вихідного сигналу

(1) Інвертор прямокутної хвилі

Форма сигналу напруги змінного струму на виході інвертора прямокутної форми є прямокутною. Схеми інверторів, які використовуються в цьому типі інверторів, не зовсім однакові, але спільною рисою є те, що схема є відносно простою, а кількість використовуваних трубок перемикача живлення невелика. Розрахункова потужність зазвичай становить від ста ват до одного кіловата. Перевагами прямокутного інвертора є: проста схема, низька ціна та легке обслуговування. Недоліком є ​​те, що прямокутна напруга містить велику кількість гармонік високого порядку, які спричинять додаткові втрати в навантажувальних пристроях з індукторами або трансформаторами із залізним сердечником, викликаючи перешкоди для радіоприймачів та деякого комунікаційного обладнання. Крім того, цей тип інверторів має такі недоліки, як недостатній діапазон регулювання напруги, неповна функція захисту та відносно високий рівень шуму.

(2) Інвертор крокової хвилі

Форма сигналу напруги змінного струму на виході цього типу інвертора є ступінчастою. Існує багато різних ліній для інвертора для реалізації крокової хвилі, і кількість кроків у вихідній формі сигналу дуже різниться. Перевага ступінчастого інвертора полягає в тому, що форма вихідного сигналу значно покращена порівняно з прямокутною хвилею, а вміст гармоній вищого порядку зменшено. Коли кількість кроків перевищує 17, вихідна форма сигналу може досягати квазісинусоїдальної хвилі. При використанні безтрансформаторного виходу загальний ККД дуже високий. Недоліком є ​​те, що схема суперпозиції драбинчастої хвилі використовує багато трубок перемикача живлення, а деякі схеми вимагають кількох наборів джерел живлення постійного струму. Це створює проблеми з групуванням і підключенням батарей сонячних батарей і збалансованим заряджанням акумуляторів. Крім того, напруга хвилі сходів все ще створює деякі високочастотні перешкоди для радіоприймачів і деякого комунікаційного обладнання.

Синусоїда інвертора

Напруга змінного струму на виході інвертора синусоїдальної форми є синусоїдальною. Переваги інвертора синусоїдальної хвилі полягають у тому, що він має хорошу форму вихідного сигналу, дуже низькі спотворення, невеликі перешкоди для радіо та обладнання та низький рівень шуму. Крім того, він має повні функції захисту та високу загальну ефективність. Недоліки: схема є відносно складною, вимагає високих технологій обслуговування та дорога.

Класифікація вищезазначених трьох типів інверторів корисна для розробників і користувачів фотоелектричних систем і систем вітрової енергії для ідентифікації та вибору інверторів. Насправді інвертори з однаковою формою сигналу все ще мають великі відмінності в принципах схеми, використовуваних пристроях, методах керування тощо.

Інші методи класифікації

1. Відповідно до частоти вихідної потужності змінного струму, його можна розділити на інвертор силової частоти, інвертор середньої частоти та інвертор високої частоти. Частота інвертора потужності становить від 50 до 60 Гц; частота середньочастотного інвертора зазвичай становить від 400 Гц до більше десяти кГц; частота високочастотного інвертора зазвичай перевищує десять кГц до МГц.

2. Відповідно до кількості фаз, які виводить інвертор, його можна розділити на однофазний інвертор, трифазний інвертор і багатофазний інвертор.

3. Відповідно до призначення вихідної потужності інвертора, його можна розділити на активний інвертор і пасивний інвертор. Будь-який інвертор, який передає вироблену інвертором електроенергію в промислову електромережу, називається активним інвертором; будь-який інвертор, який передає електричну енергію, вироблену інвертором, на деяке електричне навантаження, називається пасивним інвертором. пристрій.

4. За формою основної схеми інвертора його можна розділити на однотактний інвертор, двотактний інвертор, напівмостовий інвертор і повний мостовий інвертор.

5. Відповідно до типу основного комутаційного пристрою інвертора, його можна розділити на тиристорний інвертор, транзисторний інвертор, інвертор з ефектом поля та інвертор з ізольованим затвором на біполярному транзисторі (IGBT). Його можна розділити на дві категорії: «напівкерований» інвертор і «повністю керований» інвертор. Перший не має здатності до самовідключення, і після включення компонент втрачає керуючу функцію, тому його називають «напівкерованим» і в цю категорію потрапляють звичайні тиристори; останній має можливість самовідключення, тобто немає пристрою. Увімкненням і вимкненням можна керувати керуючим електродом, тому його називають «повністю керованого типу». Силові польові транзистори та двопотужні транзистори з ізольованим затвором (IGBT) належать до цієї категорії.

6. Відповідно до джерела живлення постійного струму його можна розділити на інвертор джерела напруги (VSI) та інвертор джерела струму (CSI). У першому випадку напруга постійного струму є майже постійною, а вихідна напруга є змінною прямокутною формою; в останньому постійний струм є майже постійним, а вихідний струм є змінним квадратним сигналом.

7. Відповідно до методу управління інвертором його можна розділити на інвертор з частотною модуляцією (PFM) і інвертор з широтно-імпульсною модуляцією (PWM).

8. Відповідно до режиму роботи схеми комутації інвертора, її можна розділити на резонансний інвертор, інвертор з жорстким перемиканням фіксованої частоти та інвертор з м’яким перемиканням фіксованої частоти.

9. Відповідно до методу комутації інвертора, його можна розділити на інвертор з комутацією навантаження та інвертор з самокомутацією.

Параметри продуктивності:

Існує багато параметрів і технічних умов, які описують продуктивність інвертора. Тут ми лише коротко пояснюємо технічні параметри, які зазвичай використовуються при оцінці інверторів.

1. Екологічні умови використання інвертора. Нормальні умови використання інвертора: висота не перевищує 1000 м, температура повітря 0~+40 ℃.

2. Умови вхідного джерела живлення постійного струму, діапазон коливань вхідної напруги постійного струму: ±15% номінального значення напруги акумуляторної батареї.

3. Номінальна вихідна напруга в межах зазначеного допустимого діапазону коливань вхідної напруги постійного струму, представляє значення номінальної напруги, яке має бути в змозі видавати інвертор. Стабільна точність значення номінальної вихідної напруги зазвичай має такі умови:

(1) Під час сталої роботи діапазон коливань напруги має бути обмежений, наприклад, його відхилення не повинно перевищувати ±3% або ±5% від номінального значення.

(2) У динамічних ситуаціях, коли навантаження раптово змінюється або на нього впливають інші фактори перешкод, відхилення вихідної напруги не повинно перевищувати ±8% або ±10% від номінального значення.

4. Номінальна вихідна частота, частота вихідної напруги змінного струму інвертора має бути відносно стабільним значенням, зазвичай це частота живлення 50 Гц. Відхилення має бути в межах ±1% за нормальних робочих умов.

5. Номінальний вихідний струм (або номінальна вихідна потужність) вказує на номінальний вихідний струм інвертора в межах зазначеного діапазону коефіцієнта потужності навантаження. Деякі інверторні продукти дають номінальну вихідну потужність, виражену у ВА або кВА. Номінальна потужність інвертора, коли коефіцієнт вихідної потужності дорівнює 1 (тобто чисто резистивне навантаження), номінальна вихідна напруга є добутком номінального вихідного струму.

6. Номінальна вихідна ефективність. ККД інвертора - це відношення його вихідної потужності до вхідної потужності за заданих умов роботи, виражене у %. Ефективність інвертора при номінальній вихідній потужності є ефективністю повного навантаження, а ефективність при 10% номінальної вихідної потужності є ефективністю низького навантаження.

7. Максимальний вміст гармонік інвертора. Для синусоїдального інвертора під резистивним навантаженням максимальний вміст гармонік вихідної напруги має становити ≤10%.

8. Перевантажувальна здатність інвертора означає здатність інвертора видавати більше номінального значення струму за короткий проміжок часу за певних умов. Перевантажувальна здатність інвертора повинна відповідати певним вимогам при заданому коефіцієнті потужності навантаження.

9. ККД інвертора - це відношення вихідної активної потужності інвертора до вхідної активної потужності (або потужності постійного струму) при номінальній вихідній напрузі, вихідному струмі та заданому коефіцієнті потужності навантаження.

10. Коефіцієнт потужності навантаження представляє здатність інвертора переносити індуктивне або ємнісне навантаження. В умовах синусоїдальної хвилі коефіцієнт потужності навантаження становить 0,7~0,9 (затримка), а номінальне значення — 0,9.

11. Асиметрія навантаження. При 10% асиметричному навантаженні асиметрія вихідної напруги трифазного інвертора з фіксованою частотою повинна бути ≤10%.

12. Дисбаланс вихідної напруги. За нормальних робочих умов дисбаланс трифазної напруги (співвідношення компонента зворотної послідовності до компонента прямої послідовності), вихідний сигнал інвертора, не повинен перевищувати задане значення, зазвичай виражене у %, наприклад 5 % або 8 %.

13. Характеристики запуску: за нормальних робочих умов інвертор повинен мати можливість нормально запускатися 5 разів поспіль при повному навантаженні та без навантаження.

14. Функції захисту, інвертор повинен бути налаштований: захист від короткого замикання, захист від перевантаження по струму, захист від перегріву, захист від перенапруги, захист від зниженої напруги та захист від втрати фази. Серед них захист від перенапруги означає, що для інверторів без заходів стабілізації напруги повинні бути передбачені заходи захисту від перенапруги на виході, щоб захистити мінусову клему від пошкодження через перенапругу на виході. Захист від перевантаження по струму відноситься до захисту від перевантаження по струму інвертора, який повинен бути в змозі забезпечити своєчасну дію, коли навантаження коротко замикається або струм перевищує допустиме значення, щоб захистити його від пошкодження стрибком струму.

15. Перешкоди та захист від перешкод, інвертор повинен бути здатний протистояти електромагнітним перешкодам у загальному середовищі за визначених нормальних робочих умов. Захист від перешкод і електромагнітна сумісність інвертора повинні відповідати відповідним стандартам.

16. Інвертори, які рідко експлуатуються, контролюються та обслуговуються, повинні бути ≤95 дБ; інвертори, які часто експлуатуються, контролюються та обслуговуються, повинні бути ≤80 дБ.

17. Дисплей, інвертор повинен бути обладнаний відображенням даних параметрів, таких як вихідна напруга змінного струму, вихідний струм і вихідна частота, а також відображенням сигналу про живий вхід, під напругою та стан несправності.

18. Функція спілкування. Функція віддаленого зв’язку дозволяє користувачам перевіряти робочий стан машини та збережені дані, не відвідуючи сайт.

19. Спотворення форми сигналу вихідної напруги. Якщо вихідна напруга інвертора є синусоїдальною, необхідно вказати максимально допустиме спотворення форми сигналу (або вміст гармонік). Зазвичай виражається як загальне спотворення форми сигналу вихідної напруги, його значення не повинно перевищувати 5% (10% допускається для однофазного виходу).

20. Пускові характеристики, що характеризують здатність інвертора до пуску з навантаженням та його продуктивність при динамічній роботі. Інвертор повинен забезпечувати надійний пуск при номінальному навантаженні.

21. Шум. Трансформатори, фільтри індуктивності, електромагнітні перемикачі, вентилятори та інші компоненти силового електронного обладнання створюють шум. Коли інвертор працює нормально, його шум не повинен перевищувати 80 дБ, а шум маленького інвертора не повинен перевищувати 65 дБ.

Характеристики батареї:

PV акумулятор

Щоб розробити сонячну інверторну систему, важливо спочатку зрозуміти різні характеристики сонячних елементів (PV елементів). Rp і Rs є паразитними опорами, які є нескінченними і дорівнюють нулю відповідно в ідеальних умовах.

Інтенсивність світла та температура можуть істотно впливати на робочі характеристики фотоелектричних елементів. Сила струму пропорційна інтенсивності світла, але зміни світла мало впливають на робочу напругу. Однак на робочу напругу впливає температура. Підвищення температури акумулятора знижує робочу напругу, але мало впливає на генерований струм. На малюнку нижче показано вплив температури та світла на фотоелектричні модулі.

Зміни інтенсивності світла мають більший вплив на вихідну потужність акумулятора, ніж зміни температури. Це справедливо для всіх широко використовуваних фотоелектричних матеріалів. Важливим наслідком поєднання цих двох ефектів є те, що потужність фотоелемента зменшується зі зменшенням інтенсивності світла та/або підвищенням температури.

Максимальна точка потужності (MPP)

Сонячні елементи можуть працювати в широкому діапазоні напруг і струмів. MPP визначається постійним збільшенням резистивного навантаження на освітлену комірку від нуля (коротке замикання) до дуже високого значення (розрив ланцюга). MPP — це робоча точка, в якій V x I досягає свого максимального значення, і при цій інтенсивності освітлення можна досягти максимальної потужності. Вихідна потужність у випадку короткого замикання (напруга PV дорівнює нулю) або обриву (струм PV дорівнює нулю) дорівнює нулю.

Високоякісні монокристалічні кремнієві сонячні батареї створюють напругу холостого ходу 0,60 В при температурі 25°C. При повному сонячному світлі та температурі повітря 25°C температура даної комірки може бути близькою до 45°C, що зменшить напругу холостого ходу приблизно до 0,55 В. У міру підвищення температури напруга холостого ходу продовжує знижуватися до короткого замикання фотоелектричного модуля.

Максимальна потужність при температурі батареї 45°C зазвичай виробляється при 80% напруги холостого ходу та 90% струму короткого замикання. Струм короткого замикання батареї майже пропорційний освітленості, а напруга холостого ходу може зменшитися лише на 10%, коли освітленість зменшується на 80%. Батареї нижчої якості знижуватимуть напругу швидше, коли струм зростатиме, тим самим зменшуючи доступну потужність. Виробництво впало з 70% до 50%, а то й лише на 25%.

Сонячний мікроінвертор повинен забезпечувати роботу фотоелектричних модулів на MPP у будь-який момент часу, щоб отримати максимум енергії від фотоелектричних модулів. Цього можна досягти за допомогою контуру керування точкою максимальної потужності, також відомого як трекер максимальної потужності (MPPT). Досягнення високого коефіцієнта відстеження MPP також вимагає, щоб пульсації вихідної напруги PV були достатньо малими, щоб струм PV не сильно змінювався під час роботи поблизу максимальної точки потужності.

Діапазон напруг MPP фотоелектричних модулів зазвичай можна визначити в діапазоні від 25 В до 45 В, з потужністю приблизно 250 Вт і напругою холостого ходу нижче 50 В.

Використання та обслуговування:

використовувати

1. Підключайте та встановлюйте обладнання строго відповідно до вимог інструкції з експлуатації та обслуговування інвертора. Під час монтажу слід уважно перевірити: чи відповідає діаметр дроту вимогам; чи не ослабли компоненти та клеми під час транспортування; чи добре ізольовані ізольовані частини; чи відповідає нормам заземлення системи.

2. Інвертор слід експлуатувати та використовувати суворо відповідно до інструкцій з використання та обслуговування. Зокрема: перед увімкненням автомата зверніть увагу, чи в нормі вхідна напруга; під час роботи зверніть увагу на те, чи правильна послідовність увімкнення та вимкнення машини, чи нормальні показання кожного лічильника та індикаторної лампочки.

3. Інвертори, як правило, мають автоматичний захист від обриву ланцюга, перевантаження по струму, перенапруги, перегріву та інших предметів, тому, коли виникають ці явища, немає необхідності вимикати вручну; точки захисту автоматичного захисту, як правило, налаштовані на заводі, і їх немає необхідності повторно регулювати.

4. У шафі інвертора висока напруга. Операторам, як правило, заборонено відкривати двері шафи, і в звичайний час двері шафи повинні бути замкнені.

5. Коли температура в приміщенні перевищує 30°C, необхідно вжити заходів для розсіювання тепла та охолодження, щоб запобігти виходу обладнання з ладу та продовжити термін служби обладнання.

Технічне обслуговування та перевірка

1. Регулярно перевіряйте, чи проводка кожної частини інвертора є міцною та чи немає ослаблення. Зокрема, слід ретельно перевірити вентилятор, модуль живлення, вхідну клему, вихідну клему та заземлення.

2. Після того, як сигналізація вимикається, вона не може запускатися негайно. Причину необхідно з’ясувати та усунути перед запуском. Перевірку слід проводити суворо відповідно до кроків, зазначених у посібнику з обслуговування інвертора.

3. Оператори повинні пройти спеціальну підготовку та вміти визначати причини загальних несправностей та усувати їх, наприклад, уміло замінювати запобіжники, компоненти та пошкоджені друковані плати. Ненавчений персонал не має права працювати з обладнанням.

4. Якщо сталася аварія, яку важко усунути, або причина аварії незрозуміла, слід вести детальні записи про аварію та своєчасно повідомити виробника інвертора для вирішення проблеми.