Īsumā runājot, PV invertora darba procesu var iedalīt trīs galvenajos posmos:jaudas savākšana un optimizācija, DC-AC konversija, unrežģis-pieslēgts/izslēgts-režģa pielāgošana. Tālāk ir sniegts detalizēts pamatprincipu, galveno moduļu un galveno tehnoloģiju sadalījums.
I. Darba pamatmērķi
PV moduļu izejas raksturlielumi ir ļoti jutīgi pret apgaismojumu un temperatūru, radot nelineāru sakarību starp izejas spriegumu un strāvu. Turklāt tieši ģenerēto līdzstrāvu nevar tieši pieslēgt elektrotīklam vai vadīt parastās maiņstrāvas slodzes. Tāpēc invertoram ir jāsasniedz divi galvenie mērķi:
Maksimizējiet jaudu: izsekojiet PV moduļu maksimālās jaudas izvades punktam reāllaikā, izmantojot MPPT tehnoloģiju, lai pēc iespējas vairāk uzlabotu elektroenerģijas ražošanas efektivitāti.
Viļņu forma un sinhronizācija: pārveidojiet līdzstrāvas strāvu sinusoidālā maiņstrāvas strāvā, kas atbilst tīkla standartiem (ar konsekventu spriegumu, frekvenci un fāzi ar elektrotīklu), lai nodrošinātu tīklam -pieslēgtu drošību vai stabilu darbību izslēgtas-tīkla slodzes.
II. Fotoelektrisko invertoru darba pamatprocess
Ņemot visizplatītākotīkla-pieslēgtos PV invertorusPiemēram, kopējo darba procesu var iedalīt četros posmos:
1. darbība: līdzstrāvas ievade un filtrēšana (līdzstrāvas -puses apstrāde)
Sērijveidā/paralēli{0}}pieslēgto PV moduļu līdzstrāvas izvade nav absolūti stabila, jo ir sprieguma pulsācijas un strāvas svārstības, ko izraisa apgaismojuma izmaiņas un moduļu raksturlielumu atšķirības.
Invertors vispirms pieslēdzas līdzstrāvai caur aLīdzstrāvas drošinātājs(pārstrāvas aizsardzībai) un aLīdzstrāvas pārsprieguma novadītājs(pārsprieguma aizsardzībai).
Pēc tam filtra ķēde, kas sastāv noLīdzstrāvas filtru kondensatori/induktoritiek izmantots, lai izlīdzinātu līdzstrāvas sprieguma svārstības, nodrošinot stabilu līdzstrāvas ieeju nākamajam pārveidošanas posmam.
2. darbība: maksimālā jaudas punkta izsekošana (MPPT)
Šī ir galvenā invertora saite, lai uzlabotu elektroenerģijas ražošanas efektivitāti. Pamatprincips ir noteikt PV moduļu izejas spriegumu un strāvu reāllaikākontroles algoritmi, aprēķina pašreizējo izejas jaudu un dinamiski noregulē invertora līdzstrāvas ieejas spriegumu, lai PV moduļi visu laiku darbotos maksimālās izejas jaudas punktā.
Izplatīti MPPT algoritmi: Perturbācija un novērošana (P&O), Inkrementālā vadītspēja (INC). Starp tiem inkrementālās vadītspējas metodei ir augstāka precizitāte un tā ir piemērota scenārijiem ar straujām apgaismojuma izmaiņām.
Īstenošanas metode: Noregulējiet līdzstrāvas spriegumu, izmantojot aDC-līdzstrāvas pārveidotājs(piemēram, Boost step{0}}paaugstināšanas ķēde). Ja PV moduļu izejas spriegums ir zems, Boost ķēde to palielina līdz līdzstrāvas kopnes spriegumam, kas piemērots inversijai (piemēram, 380 V līdzstrāvas kopne, kas atbilst 380 V maiņstrāvas izvadei).
3. darbība: līdzstrāvas-maiņstrāvas pārveidošana (pamata inversijas posms)
Šī ir invertora pamatfunkcija, kas būtībā pārveido stabilu līdzstrāvas strāvu maiņstrāvā, kas ir līdzīga sinusoidālajam vilnim, izmantojot augstas -frekvences ieslēgšanas-darbībasjaudas elektroniskās komutācijas ierīces. Saskaņā ar dažādām topoloģiskām struktūrām to galvenokārt iedalavienfāzes{0}}invertori(civiliem mazjaudas{0}}lietotājiem) untrīs{0}}fāzu invertori(rūpnieciskām un komerciālām lieljaudas{0}}lietotnēm), ievērojot konsekventus pamatprincipus:
Komutācijas ierīces: tiek pieņemti izolēto vārtu bipolārie tranzistori (IGBT) vai metāla -oksīda-pusvadītāju lauka-efekta tranzistori (MOSFET), kas ir "elektroniski slēdži" jaudas pārveidošanai un var pabeigt ieslēgšanu-mikrosekundēs.
Invertora tilta topoloģija: Visbiežāk izmantotais irpilna -tilta invertora ķēde(ar 4 komutācijas ierīcēm vienai-fāzei un 6 trīs-fāzei). Kā piemēru ņemot vienas-fāzes pilno-tilta ķēdi:
Kontrolieris izvadaImpulsa platuma modulācijas (PWM) signālilai kontrolētu 4 IGBT ieslēgšanas{0}}izslēgšanas secību un darba ciklu.
Pielāgojot impulsa platumu, komutācijas ierīču "kvadrātviļņu impulsu vilciena" izvade tiek filtrēta, veidojot maiņstrāvu, kas ir tuvu sinusoidālajam vilnim.
Maiņstrāvas filtrēšana: maiņstrāvas jauda pēc inversijas satur augstas{0}}frekvences harmonikas, kuras ir jāfiltrē arLC filtra ķēdesastāv no maiņstrāvas filtru induktoriem un kondensatoriem, lai iegūtu tīru sinusoidālu maiņstrāvu.
4. darbība: režģa-pievienošana/izslēgšana-režģa pielāgošana un aizsardzība (maiņstrāvas-puses apstrāde)
1. Tīkla{1}}pieslēgtie invertori: sinhronizācija un tīkla savienojums
Ja invertoru izmanto tīklam{0}}pieslēgtai elektroenerģijas ražošanai, ir jānodrošina, lai izejas maiņstrāva būtuvienā frekvencē, fāzē un spriegumākā elektrotīkls:
Reāllaikā{0}}nosaka elektrotīkla sprieguma frekvenci un fāziPhase{0}}Locked Loop (PLL) tehnoloģija, noregulējiet invertora maiņstrāvas izvades fāzi un frekvenci un panākiet precīzu sinhronizāciju ar elektrotīklu.
Pievienojieties elektrotīklam, izmantojotMaiņstrāvas kontaktorsun nodrošiniet{0}}tīkla savienojuma drošībusalu aizsardzība, pārsprieguma/zemsprieguma aizsardzība, aizsardzība pret pārspriegumu, frekvences aizsardzībau.c. (piem., ja elektrotīkls ir pazudis, invertora darbība nekavējoties jāpārtrauc, lai "salas efekts" neapdraudētu apkopes personālu).
2. Izslēgti-tīkla invertori: tiešā barošana
Ja invertoru izmanto izslēgtā{0}}tīkla sistēmā (piemēram, fotoelementu barošanas avotā attālos apgabalos), filtrētā sinusoidālā maiņstrāva tiek tieši piegādāta slodzēm (piemēram, sadzīves tehnikai, rūpnieciskajām iekārtām). Tikmēr to var kombinēt ar enerģijas akumulatoriem, lai panāktu stabilu sprieguma regulēšanu.
III. Galvenie fotoelektrisko invertoru veidi un topoloģiskās atšķirības
Dažādiem invertoru veidiem ir nelielas atšķirības inversijas stadijas topoloģijā, un tie ir piemēroti dažādiem scenārijiem:
Centrālie invertori(lieljaudas-, rūpnieciskai/komerciālai lietošanai un fotoelementu elektrostacijām):
Pieņemtstrāvas frekvences transformators/augstfrekvences{0}}transformatorstopoloģija. Daži beztransformatora (ne{1}}izolēti) tipi nodrošina izolāciju, izmantojot kondensatorus, un jauda sasniedz vairākus megavatus. Tiem ir raksturīga augsta integrācija un ērta darbība un apkope.
Stīgu invertori(vidēja un maza jauda, lietošanai mājsaimniecībā un dalītās fotoelementu sistēmās):
Katra PV virkne ir aprīkota ar neatkarīgu MPPT kontrolieri, un inversijas stadija izmanto pilnu -tilta topoloģiju. Tas var izsekot katras virknes maksimālajam jaudas punktam neatkarīgi, pielāgojoties apgaismojuma atšķirībām starp dažādām virknēm (piemēram, ēnojumu).
Mikroinvertori(mazjaudas -sadzīves fotoelementu sistēmām):
Tieši uzstādīts PV moduļu aizmugurē ar vienu mikroinvertoru, kas atbilst vienam modulim, realizējot "moduļa -līmeņa inversiju". Tam ir visaugstākā MPPT precizitāte, un tas ir piemērots sarežģītām apgaismojuma vidēm.
IV. Galvenie tehniskie rādītāji un veiktspējas ietekme
Inversijas efektivitāte: augstas kvalitātes{0}}invertori var sasniegt maksimālo efektivitāti, kas pārsniedz 98% (Eiropas efektivitāte), kas galvenokārt ir atkarīga no komutācijas ierīču vadītspējas zuduma un MPPT izsekošanas precizitātes.
Total Harmonic Distortion (THD): tīklam-pieslēgtiem invertoriem ir nepieciešams THD, kas ir mazāks vai vienāds ar 5%. Jo zemāks THD, jo tīrāks ir izejas sinusoidālais vilnis un mazāki traucējumi elektrotīklā.
MPPT efektivitāte: parasti ir jābūt lielākam par vai vienādam ar 99%, kas tieši ietekmē fotoelektriskās sistēmas kopējo enerģijas ražošanu.
Kopsavilkums
PV invertora būtība irrealizēt jaudas formas pārveidošanu, izmantojot augstas{0}}frekvences modulāciju, kuras pamatā ir jaudas elektroniskās komutācijas ierīces, vienlaikus panākot jaudas optimizāciju un tīkla pielāgošanu, izmantojot vadības algoritmus. Tās darbības principa pamatā ir:realizēt jaudas optimizāciju, izmantojot līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājus, panākot līdzstrāvas-maiņstrāvas pārveidošanu, izmantojot PWM-modulētus invertora tiltus, un nodrošinot drošu tīkla savienojumu, izmantojot fāzes-bloķētās cilpas un aizsardzības shēmas. Šis process ne tikai izmanto jaudas elektroniskās tehnoloģijas ātrās pārslēgšanas īpašības, bet arī apvieno precīzu vadības teorijas regulējumu, kas kalpo kā galvenā saikne efektīvai enerģijas izmantošanai fotoelektriskās enerģijas ražošanas sistēmās.
