В настоящее время фотоэлектрическая система производства электроэнергии в Китае представляет собой в основном систему постоянного тока, которая заряжает электроэнергию, вырабатываемую солнечной батареей, а батарея напрямую подает питание на нагрузку.Например, солнечная система домашнего освещения на северо-западе Китая и система электроснабжения микроволновой станции вдали от сети представляют собой системы постоянного тока.Этот тип системы имеет простую конструкцию и низкую стоимость.Однако из-за различных напряжений постоянного тока нагрузки (например, 12 В, 24 В, 48 В и т. д.) трудно достичь стандартизации и совместимости системы, особенно для гражданской энергетики, поскольку большинство нагрузок переменного тока используются с питанием постоянного тока. .Фотоэлектрическим источникам питания сложно поставлять электроэнергию для выхода на рынок в качестве товара.Кроме того, производство фотоэлектрической энергии в конечном итоге будет подключено к сети, что должно принять зрелую рыночную модель.В будущем фотоэлектрические системы производства электроэнергии переменного тока станут основным направлением производства фотоэлектрической энергии.
Требования к фотоэлектрической системе производства электроэнергии для инверторного источника питания
Фотоэлектрическая система выработки электроэнергии с использованием выходной мощности переменного тока состоит из четырех частей: фотоэлектрической батареи, контроллера заряда и разряда, батареи и инвертора (система выработки электроэнергии, подключенная к сети, обычно позволяет экономить батарею), причем инвертор является ключевым компонентом.Фотоэлектрические системы предъявляют более высокие требования к инверторам:
1. Требуется высокая эффективность.Из-за высокой цены на солнечные элементы в настоящее время, чтобы максимально использовать солнечные элементы и повысить эффективность системы, необходимо попытаться повысить эффективность инвертора.
2. Требуется высокая надежность.В настоящее время фотоэлектрические системы производства электроэнергии в основном используются в отдаленных районах, и многие электростанции не обслуживаются и не обслуживаются.Это требует, чтобы инвертор имел разумную структуру схемы, строгий выбор компонентов и требовал, чтобы инвертор имел различные функции защиты, такие как защита от полярности входного постоянного тока, защита от короткого замыкания на выходе переменного тока, защита от перегрева, защита от перегрузки и т. д.
3. Входное напряжение постоянного тока должно иметь широкий диапазон адаптации.Поскольку напряжение на клеммах батареи меняется в зависимости от нагрузки и интенсивности солнечного света, хотя батарея оказывает важное влияние на напряжение батареи, напряжение батареи колеблется с изменением остаточной емкости батареи и внутреннего сопротивления.Особенно когда батарея стареет, напряжение на ее клеммах сильно варьируется.Например, напряжение на клеммах батареи 12 В может варьироваться от 10 В до 16 В. Это требует, чтобы инвертор работал при более высоком постоянном токе. Обеспечьте нормальную работу в диапазоне входного напряжения и обеспечьте стабильность выходного переменного напряжения.
4. В фотоэлектрических системах производства электроэнергии средней и большой мощности выходной сигнал инверторного источника питания должен иметь синусоидальную форму с меньшими искажениями.Это связано с тем, что в системах средней и большой мощности, если используется мощность прямоугольных импульсов, выходной сигнал будет содержать больше гармонических составляющих, а более высокие гармоники будут вызывать дополнительные потери.Многие фотоэлектрические системы производства электроэнергии загружены коммуникационным или контрольно-измерительным оборудованием.К оборудованию предъявляются повышенные требования к качеству электросети.Когда фотоэлектрические системы производства электроэнергии средней и большой мощности подключены к сети, чтобы избежать загрязнения электроэнергии в сети общего пользования, инвертор также должен выдавать синусоидальный ток.
Инвертор преобразует постоянный ток в переменный.Если напряжение постоянного тока низкое, оно повышается с помощью трансформатора переменного тока для получения стандартного напряжения и частоты переменного тока.Для инверторов большой мощности из-за высокого напряжения на шине постоянного тока выход переменного тока обычно не требует трансформатора для повышения напряжения до 220 В.В инверторах средней и малой мощности напряжение постоянного тока относительно низкое, например 12 В. Для напряжения 24 В необходимо разработать схему повышения напряжения.Инверторы средней и малой мощности обычно включают двухтактные инверторные схемы, мостовые инверторные схемы и высокочастотные повышающие инверторные схемы.Двухтактные схемы соединяют нейтральную вилку повышающего трансформатора с положительным источником питания, а две силовые трубки поочередно работают, выводят мощность переменного тока, поскольку силовые транзисторы подключены к общей земле, схемы привода и управления просты, и поскольку Трансформатор имеет определенную индуктивность рассеяния, он может ограничивать ток короткого замыкания, тем самым повышая надежность цепи.Недостатком является низкая загрузка трансформатора и плохая способность управлять индуктивными нагрузками.
Полномостовая инверторная схема преодолевает недостатки двухтактной схемы.Силовой транзистор регулирует ширину выходного импульса, и соответственно изменяется действующее значение выходного переменного напряжения.Поскольку схема имеет свободный контур, даже при индуктивных нагрузках форма выходного напряжения не будет искажаться.Недостатком этой схемы является то, что силовые транзисторы верхнего и нижнего плеч не имеют общей земли, поэтому необходимо использовать выделенную схему управления или изолированный источник питания.Кроме того, чтобы предотвратить общее проведение верхнего и нижнего плеч моста, цепь должна быть спроектирована так, чтобы ее можно было выключить, а затем включить, то есть необходимо установить мертвое время, а структура схемы усложняется.
На выходе двухтактной схемы и полной мостовой схемы необходимо добавить повышающий трансформатор.Поскольку повышающий трансформатор имеет большие размеры, низкую эффективность и более дорогой, с развитием технологий силовой электроники и микроэлектроники для достижения обратного хода используется технология высокочастотного повышающего преобразования. Он может реализовать инвертор с высокой плотностью мощности.Схема повышения входного каскада этой схемы инвертора имеет двухтактную структуру, но рабочая частота превышает 20 кГц.В повышающем трансформаторе используется высокочастотный магнитный сердечник, поэтому он имеет небольшой размер и легкий вес.После высокочастотной инверсии он преобразуется в высокочастотный переменный ток через высокочастотный трансформатор, а затем постоянный ток высокого напряжения (обычно выше 300 В) получается через схему высокочастотного выпрямительного фильтра, а затем инвертируется через высокочастотный преобразователь. Схема преобразователя частоты питания.
Благодаря такой структуре схемы мощность инвертора значительно увеличивается, потери инвертора на холостом ходу соответственно уменьшаются, а эффективность повышается.Недостаток схемы в том, что схема сложна и надежность ниже, чем у двух вышеописанных схем.
Схема управления инверторной цепью
Все основные схемы вышеупомянутых инверторов должны быть реализованы с помощью схемы управления.Как правило, существует два метода управления: прямоугольная волна и положительная и слабая волна.Схема инверторного источника питания с прямоугольным выходным сигналом проста, недорога, но имеет низкий КПД и большое количество гармонических составляющих..Синусоидальный выходной сигнал является тенденцией развития инверторов.С развитием техники микроэлектроники появились и микропроцессоры с функциями ШИМ.Таким образом, инверторная технология получения синусоидального выходного сигнала достигла зрелости.
1. В инверторах с прямоугольным выходом в настоящее время в основном используются интегральные схемы с широтно-импульсной модуляцией, такие как SG 3 525, TL 494 и т. д.Практика доказала, что использование интегральных схем SG3525 и использование силовых полевых транзисторов в качестве импульсных силовых компонентов позволяет добиться относительно высокой производительности и цены инверторов.Поскольку SG3525 имеет возможность напрямую управлять силовыми полевыми транзисторами и имеет внутренний опорный источник, операционный усилитель и функцию защиты от пониженного напряжения, поэтому его периферийная схема очень проста.
2. Интегральная схема управления инвертором с синусоидальным выходом. Схема управления инвертором с синусоидальным выходом может управляться микропроцессором, например 80 C 196 MC производства INTEL Corporation и Motorola Company.MP 16 и PI C 16 C 73 производства компании MI-CRO CHIP и т. д. Эти однокристальные компьютеры имеют несколько ШИМ-генераторов и могут устанавливать верхнее и верхнее плечо моста.В период простоя используйте 80 C 196 MC компании INTEL для реализации выходной синусоидальной цепи, 80 C 196 MC для завершения генерации синусоидального сигнала и определения выходного напряжения переменного тока для достижения стабилизации напряжения.
Выбор силовых устройств в главной цепи инвертора
Выбор основных силовых компонентовинверторочень важно.В настоящее время к наиболее используемым силовым компонентам относятся силовые транзисторы Дарлингтона (BJT), силовые полевые транзисторы (MOS-F ET), транзисторы с изолированным затвором (IGB).T) и запирающий тиристор (GTO) и т. д., наиболее часто используемыми устройствами в низковольтных системах малой мощности являются МОП-транзисторы, поскольку МОП-транзисторы имеют меньшее падение напряжения в открытом состоянии и более высокую частоту переключения IG BT, как правило, используются в системах высокого напряжения и большой мощности.Это связано с тем, что сопротивление МОП-транзистора в открытом состоянии увеличивается с ростом напряжения, и IG BT в системах средней мощности занимает большее преимущество, а в системах сверхбольшой мощности (свыше 100 кВА) обычно используются GTO. в качестве силовых компонентов.
Время публикации: 21 октября 2021 г.
