Princíp činnosti a vlastnosti fotovoltaického meniča

Princíp činnosti meniča:

Jadrom invertorového zariadenia je obvod invertorového spínača, ktorý sa skrátene označuje ako obvod meniča.Obvod dokončí funkciu meniča zapnutím a vypnutím vypínača výkonovej elektroniky.

Vlastnosti:

(1) Vyžaduje sa vysoká účinnosť.

Vzhľadom na vysokú cenu solárnych článkov v súčasnosti, aby sme maximalizovali využitie solárnych článkov a zlepšili účinnosť systému, musíme sa pokúsiť zlepšiť účinnosť meniča.

(2) Vyžaduje sa vysoká spoľahlivosť.

V súčasnosti sa systém fotovoltaických elektrární používa hlavne v odľahlých oblastiach a mnohé elektrárne sú bez dozoru a udržiavané, čo vyžaduje, aby menič mal primeranú štruktúru obvodu, prísny výber komponentov a vyžaduje, aby menič mal rôzne ochranné funkcie, ako napr. ako: ochrana proti prepólovaniu vstupu DC, ochrana proti skratu AC výstupu, prehriatie, ochrana proti preťaženiu atď.

(3) Vyžaduje sa, aby vstupné napätie malo širší rozsah prispôsobenia.

Pretože svorkové napätie solárneho článku sa mení v závislosti od zaťaženia a intenzity slnečného žiarenia.Najmä pri starnutí batérie sa jej svorkové napätie značne líši.Napríklad pri 12V batérii sa jej svorkové napätie môže meniť medzi 10V a 16V, čo vyžaduje, aby menič normálne pracoval vo veľkom rozsahu jednosmerného vstupného napätia.

1

Klasifikácia fotovoltaických meničov

Existuje mnoho spôsobov klasifikácie invertorov.Napríklad podľa počtu fáz výstupného striedavého napätia meniča je možné ho rozdeliť na jednofázové meniče a trojfázové meniče;Delí sa na tranzistorové meniče, tyristorové meniče a vypínacie tyristorové meniče.Podľa princípu invertorového obvodu môže byť tiež rozdelený na samobudený oscilačný invertor, invertor so stupňovitou vlnou superpozície a invertor s moduláciou šírky impulzov.Podľa použitia v systéme zapojenom do siete alebo v systéme mimo siete sa môže rozdeliť na invertor pripojený k sieti a invertor mimo siete.Aby sa užívateľom optoelektroniky uľahčil výber meničov, sú tu klasifikované iba meniče podľa rôznych použiteľných príležitostí.

1. Centralizovaný invertor

Technológia centralizovaného meniča spočíva v tom, že niekoľko paralelných fotovoltaických reťazcov je pripojených k DC vstupu toho istého centralizovaného invertora.Vo všeobecnosti sa trojfázové IGBT výkonové moduly používajú pre vysoký výkon a tranzistory s efektom poľa sa používajú pre nízky výkon.DSP premieňa regulátor na zlepšenie kvality generovanej energie, čím sa veľmi približuje sínusovému prúdu, ktorý sa zvyčajne používa v systémoch pre veľké fotovoltaické elektrárne (>10 kW).Najväčšou vlastnosťou je, že výkon systému je vysoký a náklady sú nízke, ale pretože výstupné napätie a prúd rôznych FV reťazcov často nie sú úplne prispôsobené (najmä keď sú FV reťazce čiastočne zablokované v dôsledku zakalenia, tieňa, škvŕn). , atď.), je prijatý centralizovaný invertor.Zmena spôsobu povedie k zníženiu účinnosti invertorového procesu a zníženiu energie odberateľov elektriny.Spoľahlivosť výroby energie celého fotovoltaického systému je zároveň ovplyvnená zlým pracovným stavom skupiny fotovoltických blokov.Najnovším smerom výskumu je využitie priestorového vektorového modulačného riadenia a vývoj nového topologického zapojenia invertorov na získanie vysokej účinnosti v podmienkach čiastočného zaťaženia.

2. Stringový invertor

Reťazový invertor je založený na modulárnej koncepcii.Každý FV reťazec (1-5kw) prechádza cez invertor, má sledovanie maximálneho výkonu na strane DC a je zapojený paralelne na strane AC.Najpopulárnejší invertor na trhu.

Mnoho veľkých fotovoltaických elektrární používa reťazcové invertory.Výhodou je, že nie je ovplyvnený rozdielmi modulov a tienením medzi reťazcami a zároveň znižuje nesúlad medzi optimálnym pracovným bodom fotovoltaických modulov a meniča, čím sa zvyšuje výroba energie.Tieto technické výhody nielen znižujú náklady na systém, ale tiež zvyšujú spoľahlivosť systému.Súčasne sa medzi reťazce zavádza koncept „master-slave“, takže systém môže spojiť niekoľko skupín fotovoltaických reťazcov dohromady a nechať jednu alebo niekoľko z nich pracovať pod podmienkou, že jediný reťazec energie nedokáže vytvoriť práca s jedným invertorom., čím sa vyrába viac elektriny.

Najnovšia koncepcia spočíva v tom, že niekoľko invertorov tvorí medzi sebou „tím“ namiesto konceptu „master-slave“, vďaka čomu je spoľahlivosť systému o krok ďalej.V súčasnosti dominujú beztransformátorové reťazcové meniče.

3. Mikro invertor

V tradičnom fotovoltaickom systéme je vstupný koniec DC každého stringového invertora zapojený do série približne 10 fotovoltaickými panelmi.Ak je 10 panelov zapojených do série, ak jeden nefunguje správne, tento reťazec bude ovplyvnený.Ak sa rovnaký MPPT použije pre viacero vstupov meniča, budú ovplyvnené aj všetky vstupy, čo výrazne zníži účinnosť výroby energie.V praktických aplikáciách spôsobujú vyššie uvedené faktory rôzne oklúzne faktory, ako sú mraky, stromy, komíny, zvieratá, prach, ľad a sneh, pričom situácia je veľmi častá.Vo FV systéme mikromeniča je každý panel pripojený k mikromeniču.Ak niektorý z panelov nefunguje správne, bude to mať vplyv iba na tento panel.Všetky ostatné FV panely budú fungovať optimálne, vďaka čomu bude celý systém efektívnejší a bude generovať viac energie.V praktických aplikáciách, ak zlyhá reťazový invertor, spôsobí to zlyhanie niekoľkých kilowattov solárnych panelov, zatiaľ čo vplyv zlyhania mikroinvertora je dosť malý.

4. Optimalizátor výkonu

Inštalácia optimalizátora výkonu v systéme na výrobu solárnej energie môže výrazne zlepšiť účinnosť konverzie a zjednodušiť funkcie meniča, aby sa znížili náklady.Aby bolo možné realizovať inteligentný systém výroby solárnej energie, môže optimalizátor výkonu zariadenia skutočne zabezpečiť, aby každý solárny článok podával najlepší výkon a kedykoľvek monitoroval stav spotreby batérie.Optimalizátor výkonu je zariadenie medzi systémom výroby energie a meničom a jeho hlavnou úlohou je nahradiť pôvodnú funkciu sledovania optimálneho bodu výkonu meniča.Optimalizátor výkonu vykonáva extrémne rýchle skenovanie optimálneho bodu výkonu analogicky zjednodušením obvodu a jeden solárny článok zodpovedá optimalizátoru výkonu, takže každý solárny článok môže skutočne dosiahnuť optimálne sledovanie bodu výkonu. Okrem toho je možné stav batérie monitorovaný kedykoľvek a kdekoľvek vložením komunikačného čipu a problém je možné okamžite nahlásiť, aby ho príslušný personál mohol čo najskôr opraviť.

Funkcia fotovoltaického meniča

Invertor má nielen funkciu DC-AC konverzie, ale má aj funkciu maximalizácie výkonu solárneho článku a funkciu ochrany proti poruche systému.Stručne povedané, existujú funkcie automatickej prevádzky a vypínania, funkcia sledovania maximálneho výkonu, funkcia proti nezávislej prevádzke (pre systém pripojený k sieti), funkcia automatického nastavenia napätia (pre systém pripojený k sieti), funkcia detekcie DC (pre sieť pripojený systém), Funkcia detekcie uzemnenia DC (pre systémy pripojené k sieti).Tu je krátky úvod k funkciám automatickej prevádzky a vypínania a funkcii riadenia sledovania maximálneho výkonu.

(1) Automatická prevádzka a funkcia zastavenia

Po rannom východe slnka sa intenzita slnečného žiarenia postupne zvyšuje a zvyšuje sa aj výkon solárneho článku.Po dosiahnutí výstupného výkonu požadovaného meničom sa menič automaticky spustí.Po uvedení do prevádzky bude menič neustále monitorovať výkon modulu solárnych článkov.Pokiaľ je výstupný výkon modulu solárnych článkov vyšší ako výstupný výkon potrebný na fungovanie meniča, menič bude pokračovať v prevádzke;zastaví sa pri západe slnka, aj keď je zamračené a prší.Invertor môže tiež fungovať.Keď sa výkon modulu solárnych článkov zníži a výkon meniča sa priblíži k 0, menič prejde do pohotovostného stavu.

(2) Funkcia riadenia sledovania maximálneho výkonu

Výkon modulu solárnych článkov sa mení s intenzitou slnečného žiarenia a teplotou samotného modulu solárneho článku (teplota čipu).Okrem toho, keďže modul solárnych článkov má tú vlastnosť, že napätie klesá so zvyšujúcim sa prúdom, existuje optimálny pracovný bod, kde je možné získať maximálny výkon.Mení sa intenzita slnečného žiarenia a samozrejme sa mení aj optimálny pracovný bod.Vzhľadom na tieto zmeny je prevádzkový bod modulu solárnych článkov vždy na bode maximálneho výkonu a systém vždy získava maximálny výkon z modulu solárnych článkov.Tento ovládací prvok je maximálnym ovládaním sledovania výkonu.Najväčšou vlastnosťou invertorov pre solárne systémy je, že obsahujú funkciu sledovania maximálneho bodu výkonu (MPPT).


Čas odoslania: 26. októbra 2022