För närvarande är Kinas solcellskraftgenereringssystem huvudsakligen ett DC-system, som ska ladda den elektriska energin som genereras av solbatteriet, och batteriet levererar direkt ström till lasten. Till exempel är solenergihushållsbelysningssystemet i nordvästra Kina och strömförsörjningssystemet för mikrovågsstationer långt borta från elnätet alla DC-system. Denna typ av system har en enkel struktur och låg kostnad. På grund av de olika likströmsspänningarna (såsom 12V, 24V, 48V, etc.) är det dock svårt att uppnå standardisering och kompatibilitet av systemet, särskilt för civil kraft, eftersom de flesta växelströmslasterna används med likström. . Det är svårt för solceller att leverera el för att komma in på marknaden som en vara. Dessutom kommer fotovoltaisk elproduktion så småningom att uppnå nätansluten drift, vilket måste anta en mogen marknadsmodell. I framtiden kommer fotovoltaiska elgenereringssystem att bli huvudströmmen för solcellsproduktion.
Kraven på fotovoltaiskt kraftgenereringssystem för växelriktarströmförsörjning
Det fotovoltaiska kraftgenereringssystemet som använder växelströmsutgång består av fyra delar: fotovoltaisk array, laddnings- och urladdningskontroller, batteri och växelriktare (det nätanslutna kraftgenereringssystemet kan i allmänhet spara batteriet), och växelriktaren är nyckelkomponenten. Solceller har högre krav på växelriktare:
1. Hög effektivitet krävs. På grund av det höga priset på solceller för närvarande, för att maximera användningen av solceller och förbättra systemets effektivitet, är det nödvändigt att försöka förbättra växelriktarens effektivitet.
2. Hög tillförlitlighet krävs. För närvarande används solceller huvudsakligen i avlägsna områden, och många kraftverk är obevakade och underhållna. Detta kräver att växelriktaren har en rimlig kretsstruktur, strikt komponentval och kräver att växelriktaren har olika skyddsfunktioner, såsom ingångsskydd för DC-polaritetsanslutningen, AC-utgångens kortslutningsskydd, överhettning, överbelastningsskydd, etc.
3. DC-ingångsspänningen krävs för att ha ett brett anpassningsområde. Eftersom batteriets polspänning ändras med belastningen och intensiteten av solljus, även om batteriet har en viktig effekt på batterispänningen, fluktuerar batterispänningen med förändringen av batteriets återstående kapacitet och interna motstånd. Speciellt när batteriet åldras varierar dess polspänning kraftigt. Till exempel kan polspänningen för ett 12 V-batteri variera från 10 V till 16 V. Detta kräver att växelriktaren arbetar med en större DC. Säkerställ normal drift inom inspänningsområdet och säkerställ stabiliteten hos AC-utgångsspänningen.
4. I solcellsanläggningar med medelstor och stor kapacitet bör utsignalen från växelriktarens strömförsörjning vara en sinusvåg med mindre distorsion. Detta beror på att i system med medelstor och stor kapacitet, om fyrkantsvågseffekt används, kommer utsignalen att innehålla fler övertonskomponenter, och högre övertoner kommer att generera ytterligare förluster. Många solcellskraftgenereringssystem är laddade med kommunikations- eller instrumenteringsutrustning. Utrustningen har högre krav på kvaliteten på elnätet. När solceller med medelstor och stor kapacitet är anslutna till nätet, för att undvika strömföroreningar med det allmänna nätet, måste växelriktaren också mata ut en sinusvågsström.
Växelriktaren omvandlar likström till växelström. Om likströmsspänningen är låg förstärks den av en växelströmstransformator för att få en standard växelströmsspänning och -frekvens. För växelriktare med stor kapacitet, på grund av den höga DC-bussspänningen, behöver AC-utgången i allmänhet ingen transformator för att öka spänningen till 220V. I växelriktare med medelstor och liten kapacitet är likspänningen relativt låg, såsom 12V, För 24V måste en boostkrets utformas. Växelriktare med medelstor och liten kapacitet inkluderar i allmänhet push-pull-växelriktarkretsar, helbrygga växelriktarkretsar och högfrekventa boost-växelriktare. Push-pull-kretsar ansluter boosttransformatorns neutrala kontakt till den positiva strömförsörjningen, och två kraftrör Alternerande arbete, utgående växelström, eftersom krafttransistorerna är anslutna till den gemensamma jorden, är driv- och styrkretsarna enkla, och pga. transformatorn har en viss läckinduktans, den kan begränsa kortslutningsströmmen, vilket förbättrar kretsens tillförlitlighet. Nackdelen är att transformatorutnyttjandet är lågt och förmågan att driva induktiva laster är dålig.
Helbrygg-växelriktarkretsen övervinner bristerna i push-pull-kretsen. Effekttransistorn justerar utgångspulsbredden och det effektiva värdet på utgångsväxelspänningen ändras därefter. Eftersom kretsen har en frihjulsslinga, även för induktiva belastningar, kommer utspänningens vågform inte att förvrängas. Nackdelen med denna krets är att krafttransistorerna på de övre och nedre armarna inte delar marken, så en dedikerad drivkrets eller en isolerad strömkälla måste användas. Dessutom, för att förhindra den gemensamma ledningen av de övre och nedre broarmarna, måste en krets utformas för att stängas av och sedan slås på, det vill säga en dödtid måste ställas in, och kretsstrukturen är mer komplicerad.
Utsignalen från push-pull-kretsen och helbryggkretsen måste lägga till en step-up-transformator. Eftersom step-up-transformatorn är stor i storlek, låg i effektivitet och dyrare, med utvecklingen av kraftelektronik och mikroelektronikteknik, används högfrekvent step-up-omvandlingsteknik för att uppnå omvänd. Det kan realisera omriktare med hög effekttäthet. Framstegsförstärkningskretsen i denna växelriktarkrets antar push-pull-struktur, men arbetsfrekvensen är över 20KHz. Boosttransformatorn använder högfrekvent magnetiskt kärnmaterial, så den är liten i storlek och lätt i vikt. Efter högfrekvent inversion omvandlas den till högfrekvent växelström genom en högfrekvenstransformator, och sedan erhålls högspänningslikström (vanligen över 300V) genom en högfrekvent likriktarfilterkrets och inverteras sedan genom en strömfrekvensomriktarkrets.
Med denna kretsstruktur förbättras växelriktarens effekt avsevärt, växelriktarens tomgångsförlust reduceras på motsvarande sätt och effektiviteten förbättras. Nackdelen med kretsen är att kretsen är komplicerad och tillförlitligheten är lägre än de två ovanstående kretsarna.
Styrkrets för inverterkrets
Huvudkretsarna för de ovan nämnda växelriktarna måste alla realiseras av en styrkrets. Generellt finns det två kontrollmetoder: fyrkantvåg och positiv och svag våg. Växelriktarens strömförsörjningskrets med fyrkantsvågsutgång är enkel, låg i kostnad, men låg i effektivitet och stor i harmoniska komponenter. . Sinusvågseffekt är utvecklingstrenden för växelriktare. Med utvecklingen av mikroelektronikteknik har även mikroprocessorer med PWM-funktioner kommit ut. Därför har invertertekniken för sinusvågsutgång mognat.
1. Växelriktare med fyrkantsvågsutgång använder för närvarande mestadels integrerade kretsar med pulsbreddsmodulering, såsom SG 3 525, TL 494 och så vidare. Praxis har visat att användningen av SG3525 integrerade kretsar och användningen av power FETs som switchande kraftkomponenter kan uppnå relativt hög prestanda och prisväxelriktare. Eftersom SG3525 har förmågan att direkt driva effekt-FET-kapacitet och har intern referenskälla och operationsförstärkare och underspänningsskyddsfunktion, så är dess perifera krets mycket enkel.
2. Den integrerade växelriktarens styrkrets med sinusvågsutgång, styrkretsen för växelriktaren med sinusvågsutgång kan styras av en mikroprocessor, såsom 80 C 196 MC tillverkad av INTEL Corporation, och producerad av Motorola Company. MP 16 och PI C 16 C 73 tillverkade av MI-CRO CHIP Company, etc. Dessa enchipsdatorer har flera PWM-generatorer och kan ställa in de övre och övre broarmarna. Under dödtiden, använd INTEL-företagets 80 C 196 MC för att realisera sinusvågsutgångskretsen, 80 C 196 MC för att slutföra sinusvågssignalgenereringen och detektera AC-utgångsspänningen för att uppnå spänningsstabilisering.
Val av kraftenheter i växelriktarens huvudkrets
Valet av huvudströmkomponenterna iinverterär mycket viktigt. För närvarande är de mest använda kraftkomponenterna Darlington-effekttransistorer (BJT), effektfälteffekttransistorer (MOS-F ET), transistorer med isolerade grindar (IGB). T) och avstängningstyristor (GTO), etc., är de mest använda enheterna i lågspänningssystem med liten kapacitet MOS FET, eftersom MOS FET har lägre spänningsfall i tillståndet och högre. Switchfrekvensen för IG BT är i allmänhet används i högspänningssystem och system med stor kapacitet. Detta beror på att på-tillståndsresistansen hos MOS FET ökar med spänningsökningen, och IG BT är i system med medelhög kapacitet upptar en större fördel, medan i system med superstor kapacitet (över 100 kVA) används GTO vanligtvis som kraftkomponenter.
Posttid: 21 oktober 2021
