En la actualidad, el sistema de generación de energía fotovoltaica de China es principalmente un sistema de CC, que carga la energía eléctrica generada por la batería solar, y la batería suministra energía directamente a la carga. Por ejemplo, el sistema de iluminación solar doméstico en el noroeste de China y el sistema de suministro de energía de la estación de microondas lejos de la red son todos sistemas de CC. Este tipo de sistema tiene una estructura simple y de bajo costo. Sin embargo, debido a los diferentes voltajes de CC de carga (como 12 V, 24 V, 48 V, etc.), es difícil lograr la estandarización y compatibilidad del sistema, especialmente para energía civil, ya que la mayoría de las cargas de CA se utilizan con energía de CC. . Es difícil que el suministro de energía fotovoltaica suministre electricidad para ingresar al mercado como mercancía. Además, la generación de energía fotovoltaica eventualmente alcanzará el funcionamiento conectado a la red, lo que deberá adoptar un modelo de mercado maduro. En el futuro, los sistemas de generación de energía 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 el suministro de energía del inversor.
El sistema de generación de energía fotovoltaica que utiliza salida de energía de CA consta de cuatro partes: conjunto fotovoltaico, controlador de carga y descarga, batería e inversor (el sistema de generación de energía conectado a la red generalmente puede ahorrar batería), y el inversor es el componente clave. La energía fotovoltaica tiene mayores requisitos para los inversores:
1. Se requiere alta eficiencia. Debido al alto precio actual de las células solares, para maximizar el uso de las células solares y mejorar la eficiencia del sistema, es necesario intentar mejorar la eficiencia del inversor.
2. Se requiere una alta confiabilidad. En la actualidad, los sistemas de generación de energía fotovoltaica se utilizan principalmente en áreas remotas y muchas centrales eléctricas carecen de supervisión y mantenimiento. Esto requiere que el inversor tenga una estructura de circuito razonable, una selección estricta de componentes y que el inversor tenga varias funciones de protección, como protección de conexión de polaridad de CC de entrada, protección contra cortocircuitos de salida de CA, protección contra sobrecalentamiento, protección contra sobrecarga, etc.
3. Se requiere que el voltaje de entrada de CC tenga un amplio rango 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 sobre el voltaje de la batería, el voltaje de la batería fluctúa con el cambio de la capacidad restante y la resistencia interna de la batería. Especialmente cuando la batería está envejeciendo, el voltaje de sus terminales 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 mayor. Asegure el funcionamiento normal dentro del rango de voltaje de entrada y garantice la estabilidad del voltaje de salida de CA.
4. En sistemas de generación de energía 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 sistemas de mediana y gran capacidad, si se utiliza energía 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 en cuanto a la calidad de la red eléctrica. Cuando los sistemas de generación de energía fotovoltaica de mediana y gran capacidad están conectados a la red, para evitar la contaminación eléctrica con la red pública, el inversor también debe generar una corriente de onda sinusoidal.
El inversor convierte la corriente continua en corriente alterna. Si el voltaje de corriente continua es bajo, un transformador de corriente alterna lo refuerza para obtener un voltaje y una frecuencia de corriente alterna estándar. Para 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 220 V. En los inversores de mediana y pequeña capacidad, el voltaje de CC es relativamente bajo, como 12 V. Para 24 V, se debe diseñar un circuito elevador. Los inversores de capacidad media y pequeña generalmente incluyen circuitos inversores push-pull, circuitos inversores de puente completo y circuitos inversores elevadores de alta frecuencia. Los circuitos push-pull conectan el enchufe neutro del transformador elevador a la fuente de alimentación positiva y dos tubos de alimentación Trabajo alternativo, salida de energía CA, debido a que los transistores de potencia están conectados a la tierra común, los circuitos de accionamiento y control son simples, y porque el transformador tiene una cierta inductancia de fuga, que puede limitar la corriente de cortocircuito, mejorando así la confiabilidad del circuito. La desventaja es que la utilización del transformador es baja y la capacidad de controlar cargas inductivas es deficiente.
El circuito inversor de puente completo supera las deficiencias del circuito push-pull. El transistor de potencia ajusta el ancho del pulso de salida y el valor efectivo del voltaje CA de salida cambia en consecuencia. Debido a que el circuito tiene un bucle de marcha libre, incluso para cargas inductivas, la forma de onda del 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 la tierra, por lo que se debe utilizar 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 que se apague y luego se encienda, es decir, se debe establecer un tiempo muerto y la estructura del circuito es más complicada.
La salida del circuito push-pull y del circuito de puente completo debe agregar un transformador elevador. Debido a que el transformador elevador es de gran tamaño, baja eficiencia y más caro, con el desarrollo de la tecnología electrónica de potencia y microelectrónica, se utiliza la tecnología de conversión elevadora de alta frecuencia para lograr la inversión. Puede realizar un inversor de alta densidad de potencia. El circuito de refuerzo de etapa frontal de este circuito inversor adopta una estructura push-pull, pero la frecuencia de trabajo es superior a 20 KHz. El transformador elevador adopta un material de núcleo magnético de alta frecuencia, por lo que es de tamaño pequeño y liviano. Después de la inversión de alta frecuencia, se convierte en corriente alterna de alta frecuencia a través de un transformador de alta frecuencia, y luego se obtiene corriente continua de alto voltaje (generalmente por encima de 300 V) a través de un circuito de filtro rectificador de alta frecuencia y luego se invierte a través de un Circuito inversor de frecuencia de potencia.
Con esta estructura de circuito, la potencia del inversor mejora enormemente, la pérdida sin carga del inversor se reduce correspondientemente y se mejora la eficiencia. La desventaja del circuito es que es complicado y la confiabilidad es menor que la de los dos circuitos anteriores.
Circuito de control del circuito inversor.
Todos los circuitos principales de los inversores mencionados anteriormente deben realizarse mediante un circuito de control. Generalmente, existen dos métodos de control: onda cuadrada y onda positiva y débil. El circuito de alimentación del inversor con salida de onda cuadrada es simple, de bajo costo, pero de baja eficiencia y con muchos componentes armónicos. . La salida de onda sinusoidal es la tendencia de desarrollo de los inversores. Con el desarrollo de la tecnología microelectrónica, también han aparecido microprocesadores con funciones PWM. Por lo tanto, la tecnología de inversor para salida de onda sinusoidal ha madurado.
1. Actualmente, los inversores con salida de onda cuadrada utilizan principalmente circuitos integrados con 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 precio y rendimiento relativamente altos. Debido a que SG3525 tiene la capacidad de controlar directamente los FET de potencia y tiene una fuente de referencia interna, un amplificador operacional y una función de protección contra subtensión, 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 controlarse mediante un microprocesador, como el 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 configurar los brazos del puente superior y superior. Durante el tiempo muerto, utilice el 80 C 196 MC de la compañía INTEL para realizar el circuito de salida de onda sinusoidal, el 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 del 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 transistores de potencia Darlington (BJT), transistores de efecto de campo de potencia (MOS-F ET) y transistores de puerta aislada (IGB). T) y tiristor de apagado (GTO), etc., los dispositivos más utilizados en sistemas de bajo voltaje de pequeña capacidad son MOS FET, porque MOS FET tiene una caída de voltaje en estado encendido más baja y una frecuencia de conmutación más alta de IG BT es generalmente Se utiliza en sistemas de alto voltaje y gran capacidad. Esto se debe a que la resistencia en estado encendido del MOS FET aumenta con el aumento del voltaje, y el IG BT en sistemas de capacidad media ocupa una mayor ventaja, mientras que en sistemas de capacidad súper grande (más de 100 kVA), generalmente se usan GTO. como componentes de potencia.
Hora de publicación: 21 de octubre de 2021
