En la actualidad, el sistema de generación de energía fotovoltaica de China es principalmente un sistema de CC, que es cargar la energía eléctrica generada por la batería solar, y la batería suministra directamente la carga a la carga. Por ejemplo, el sistema de iluminación de hogares solares en el noroeste de China y el sistema de alimentación de la estación de microondas, muy lejos de la red, son todo sistema de CC. Este tipo de sistema tiene una estructura simple y bajo costo. Sin embargo, debido a los diferentes voltajes de CC de carga (como 12V, 24V, 48V, etc.), es difícil lograr la estandarización y la compatibilidad del sistema, especialmente para la potencia civil, ya que la mayoría de las cargas de CA se usan con potencia de CC. Es difícil para la fuente de alimentación fotovoltaica suministrar electricidad ingresar al mercado como un producto. Además, la generación de energía fotovoltaica eventualmente alcanzará la operación conectada a la red, que debe adoptar un modelo de mercado maduro. En el futuro, los sistemas de generación de potencia fotovoltaica de CA se convertirán en la corriente principal de la generación de energía fotovoltaica.
Los requisitos del sistema de generación de energía fotovoltaica para la fuente de alimentación del inversor
El sistema de generación de energía fotovoltaica que usa potencia de salida de CA consta de cuatro partes: controlador fotovoltaico, controlador de carga y descarga, batería e inversor (el sistema de generación de energía conectado a la cuadrícula generalmente puede guardar la batería), y el inversor es el componente clave. Photovoltaic tiene requisitos más altos para los inversores:
1. Se requiere alta eficiencia. Debido al alto precio de las células solares en la actualidad, para maximizar el uso de células solares y mejorar la eficiencia del sistema, es necesario tratar de mejorar la eficiencia del inversor.
2. Se requiere una alta fiabilidad. En la actualidad, los sistemas de generación de energía fotovoltaica se utilizan principalmente en áreas remotas, y muchas centrales eléctricas están desatendidas y mantenidas. Esto requiere que el inversor tenga una estructura de circuito razonable, una selección de componentes estrictos y requiere que el inversor tenga diversas funciones de protección, como protección de conexión de polaridad de CC de entrada, protección contra cortocircuitos de salida de CA, sobrecalentamiento, protección contra sobrecarga, etc.
3. Se requiere el voltaje de entrada de CC para tener una amplia gama de adaptación. Dado que el voltaje terminal de la batería cambia con la carga y la intensidad de la luz solar, aunque la batería tiene un efecto importante en el voltaje de la batería, el voltaje de la batería fluctúa con el cambio de la capacidad restante de la batería y la resistencia interna. Especialmente cuando la batería envejece, su voltaje terminal varía ampliamente. Por ejemplo, el voltaje terminal de una batería de 12 V puede variar de 10 V a 16 V. Esto requiere que el inversor funcione a una CC más grande, garantice un funcionamiento normal dentro del rango de voltaje de entrada y garantice la estabilidad del voltaje de salida de CA.
4. En los sistemas de generación de potencia fotovoltaica de mediana y gran capacidad, la salida de la fuente de alimentación del inversor debe ser una onda sinusoidal con menos distorsión. Esto se debe a que en los sistemas de capacidad media y grande, si se usa potencia de onda cuadrada, la salida contendrá más componentes armónicos, y los armónicos más altos generarán pérdidas adicionales. Muchos sistemas de generación de energía fotovoltaica están cargados con equipos de comunicación o instrumentación. El equipo tiene mayores requisitos sobre la calidad de la red eléctrica. Cuando los sistemas de generación de potencia fotovoltaica media y de gran capacidad están conectados a la cuadrícula, para evitar la contaminación de energía con la red pública, el inversor también se requiere para emitir una corriente de onda sinusoidal.
El inversor convierte la corriente continua en corriente alterna. Si el voltaje de corriente continua es bajo, se ve impulsado por un transformador de corriente alterna para obtener un voltaje y frecuencia de corriente alternos estándar. Para los inversores de gran capacidad, debido al alto voltaje del bus de CC, la salida de CA generalmente no necesita un transformador para aumentar el voltaje a 220V. En los inversores de capacidad media y pequeña, el voltaje de CC es relativamente bajo, como 12V, durante 24V, se debe diseñar un circuito de refuerzo. Los inversores medianos y de pequeña capacidad generalmente incluyen circuitos de inversor empuje, circuitos de inversor de puente completo y circuitos de inversor de impulso de alta frecuencia. Los circuitos de pulsador de empuje conectan el enchufe neutro del transformador de refuerzo a la fuente de alimentación positiva, y dos tubos de potencia alternan el trabajo, la potencia de salida de la salida, porque los transistores de potencia están conectados a la tierra común, el accionamiento y los circuitos de control son simples, y debido a que el transformador tiene una cierta inductancia de fugas, puede limitar la corriente de cortocircuito, mejorando así la fiabilidad del circuito del circuito. La desventaja es que la utilización del transformador es baja y la capacidad de impulsar cargas inductivas es pobre.
El circuito de inversor de puente completo supera las deficiencias del circuito de pull-sull. El transistor de potencia ajusta el ancho del pulso de salida, y el valor efectivo del voltaje de CA de salida cambia en consecuencia. Debido a que el circuito tiene un bucle de rueda libre, incluso para cargas inductivas, la forma de onda de voltaje de salida no se distorsionará. La desventaja de este circuito es que los transistores de potencia de los brazos superior e inferior no comparten el suelo, por lo que se debe usar un circuito de accionamiento dedicado o una fuente de alimentación aislada. Además, para evitar la conducción común de los brazos del puente superior e inferior, se debe diseñar un circuito para apagar y luego encender, es decir, se debe establecer un tiempo muerto, y la estructura del circuito es más complicada.
La salida del circuito empuje y el circuito de puente completo debe agregar un transformador de paso hacia arriba. Debido a que el transformador subido es de gran tamaño, de baja eficiencia y más costoso, con el desarrollo de la electrónica de potencia y la tecnología de microelectrónica, la tecnología de conversión de alta frecuencia se utiliza para lograr la inversa puede realizar un inversor de alta densidad de potencia. El circuito de impulso de primera etapa de este circuito de inversor adopta la estructura de empuje, pero la frecuencia de trabajo es superior a 20 kHz. El transformador Boost adopta material de núcleo magnético de alta frecuencia, por lo que es pequeño en tamaño y luz de peso. Después de la inversión de alta frecuencia, se convierte en una corriente alterna de alta frecuencia a través de un transformador de alta frecuencia, y luego la corriente continua de alto voltaje (generalmente por encima de 300 V) se obtiene a través de un circuito de filtro de rectificador de alta frecuencia, y luego se invierte a través de un circuito de inverter de frecuencia de potencia.
Con esta estructura de circuito, la potencia del inversor mejore enormemente, la pérdida de carga del inversor se reduce correspondientemente y la eficiencia se mejora. La desventaja del circuito es que el circuito es complicado y la confiabilidad es más baja que los dos circuitos anteriores.
Circuito de control del circuito inversor
Los principales circuitos de los inversores mencionados anteriormente deben ser realizados por un circuito de control. En general, hay dos métodos de control: onda cuadrada y onda positiva y débil. El circuito de la fuente de alimentación del inversor con salida de onda cuadrada es simple, bajo en costo, pero bajo en eficiencia y de manera grande en componentes armónicos. . La salida de onda sinusoidal es la tendencia de desarrollo de los inversores. Con el desarrollo de la tecnología de microelectrónica, los microprocesadores con funciones PWM también han salido. Por lo tanto, la tecnología inversor para la salida de onda sinusoidal ha madurado.
1. Los inversores con salida de onda cuadrada actualmente usan principalmente circuitos integrados de modulación de ancho de pulso, como SG 3 525, TL 494, etc. La práctica ha demostrado que el uso de circuitos integrados SG3525 y el uso de FET de potencia como componentes de potencia de conmutación pueden lograr inversores de precios y rendimiento relativamente alto. Debido a que SG3525 tiene la capacidad de impulsar directamente la capacidad de FET de alimentación y tiene una fuente de referencia interna y un amplificador operativo y una función de protección contra la subtensión, por lo que su circuito periférico es muy simple.
2. El circuito integrado de control del inversor con salida de onda sinusoidal, el circuito de control del inversor con salida de onda sinusoidal puede ser controlado por un microprocesador, como 80 C 196 MC producido por Intel Corporation, y producido por Motorola Company. MP 16 y Pi C 16 C 73 producidos por MI-Cro Chip Company, etc. Estas computadoras de un solo chip tienen múltiples generadores PWM y pueden establecer los brazos del puente superior y superior. Durante el tiempo muerto, use el 80 C 190 C 190 C de la compañía Intel para realizar el circuito de salida de onda sinusoidal, 80 C 196 MC para completar la generación de señal de onda sinusoidal y detectar el voltaje de salida de CA para lograr la estabilización de voltaje.
Selección de dispositivos de potencia en el circuito principal del inversor
La elección de los principales componentes de potencia delinversores muy importante. Actualmente, los componentes de potencia más utilizados incluyen Darlington Power Transistors (BJT), Transistores de efecto de campo de potencia (MOS-F ET), transistores de puerta aislados (IGB). T) y el tiristor de apagado (GTO), etc., los dispositivos más utilizados en los sistemas de bajo voltaje de pequeña capacidad son MOS FET, porque MOS FET tiene una caída de voltaje más baja en el estado y más alto, la frecuencia de conmutación de IG BT generalmente se usa en sistemas de alto voltaje y gran capacidad. Esto se debe a que la resistencia en el estado de MOS FET aumenta con el aumento del voltaje, e IG BT se encuentra en sistemas de capacidad media ocupa una mayor ventaja, mientras que en sistemas de capacidad súper grande (por encima de 100 kVA), los GTO generalmente se usan como componentes de potencia.
Tiempo de publicación: Oct-21-2021
