У цяперашні час кітайская сістэма вытворчасці фотаэлектрычнай энергіі ў асноўным з'яўляецца сістэмай пастаяннага току, якая зараджае электрычную энергію, выпрацаваную сонечнай батарэяй, і батарэя непасрэдна падае энергію нагрузцы. Напрыклад, сонечная сістэма хатняга асвятлення на паўночным захадзе Кітая і сістэма харчавання мікрахвалевых станцый, далёка ад сеткі, - гэта сістэмы пастаяннага току. Гэты тып сістэмы мае простую структуру і нізкі кошт. Аднак з-за рознага напружання пастаяннага току нагрузкі (напрыклад, 12 В, 24 В, 48 В і г.д.) цяжка дасягнуць стандартызацыі і сумяшчальнасці сістэмы, асабліва для грамадзянскага электразабеспячэння, паколькі большасць нагрузак пераменнага току выкарыстоўваюцца з пастаянным токам. Фотаэлектрычным крыніцам харчавання цяжка выйсці на рынак у якасці тавару для вытворчасці электраэнергіі. Акрамя таго, фотаэлектрычная вытворчасць энергіі ў рэшце рэшт дасягне падключэння да сеткі, што павінна прыняць сталую рынкавую мадэль. У будучыні сістэмы вытворчасці энергіі пераменнага току на фотаэлектрычных батарэях стануць асноўным відам вытворчасці энергіі.
Патрабаванні да фотаэлектрычнай сістэмы вытворчасці энергіі для інвертарнага харчавання
Сістэма генерацыі энергіі з выкарыстаннем пераменнага току складаецца з чатырох частак: фотаэлектрычнага блока, кантролера зарадкі і разрадкі, акумулятара і інвертара (сістэма генерацыі энергіі, падключаная да сеткі, звычайна дазваляе эканоміць зарад акумулятара), прычым інвертар з'яўляецца ключавым кампанентам. Фотаэлектрычныя сістэмы маюць больш высокія патрабаванні да інвертараў:
1. Патрабуецца высокая эфектыўнасць. З-за высокай цаны на сонечныя батарэі ў цяперашні час, каб максімальна выкарыстоўваць сонечныя батарэі і павысіць эфектыўнасць сістэмы, неабходна паспрабаваць павысіць эфектыўнасць інвертара.
2. Патрабуецца высокая надзейнасць. У цяперашні час фотаэлектрычныя сістэмы вытворчасці энергіі ў асноўным выкарыстоўваюцца ў аддаленых раёнах, і многія электрастанцыі знаходзяцца без нагляду і абслугоўваюцца. Гэта патрабуе ад інвертара разумнай структуры схемы, строгага выбару кампанентаў і розных функцый абароны, такіх як абарона ад перападключэння палярнасці ўваходнага пастаяннага току, абарона ад кароткага замыкання выхаднога пераменнага току, абарона ад перагрэву, абарона ад перагрузкі і г.д.
3. Патрабуецца шырокі дыяпазон адаптацыі ўваходнага пастаяннага напружання. Паколькі напружанне на клемах акумулятара змяняецца ў залежнасці ад нагрузкі і інтэнсіўнасці сонечнага святла, хоць акумулятар і аказвае істотны ўплыў на напружанне акумулятара, яно вагаецца ў залежнасці ад змены астатняй ёмістасці акумулятара і ўнутранага супраціўлення. Асабліва пры старэнні акумулятара напружанне на клемах моцна змяняецца. Напрыклад, напружанне на клемах 12-вольтнага акумулятара можа вагацца ад 10 да 16 В. Гэта патрабуе ад інвертара большага пастаяннага напружання, каб забяспечыць нармальную працу ў межах дыяпазону ўваходнага напружання і стабільнасць выходнага пераменнага напружання.
4. У фотаэлектрычных сістэмах сярэдняй і вялікай магутнасці выхадны сігнал інвертарнага блока харчавання павінен мець сінусоідную форму з меншымі скажэннямі. Гэта звязана з тым, што ў сістэмах сярэдняй і вялікай магутнасці пры выкарыстанні прамавугольнай магутнасці выхадны сігнал будзе ўтрымліваць больш гарманічных кампанентаў, а вышэйшыя гармонікі будуць ствараць дадатковыя страты. Многія фотаэлектрычныя сістэмы вытворчасці электраэнергіі загружаныя камунікацыйным або вымяральным абсталяваннем. Да абсталявання прад'яўляюцца больш высокія патрабаванні да якасці электрасеткі. Калі фотаэлектрычныя сістэмы вытворчасці электраэнергіі сярэдняй і вялікай магутнасці падключаны да сеткі, каб пазбегнуць забруджвання электраэнергіяй ад агульнай сеткі, інвертар таксама павінен выдаваць сінусоідны ток.
Інвертар пераўтварае пастаянны ток у пераменны. Калі напружанне пастаяннага току нізкае, яно павышаецца трансфарматарам пераменнага току для атрымання стандартнага напружання і частаты пераменнага току. Для інвертараў вялікай магутнасці, з-за высокага напружання шыны пастаяннага току, выхад пераменнага току звычайна не патрабуе трансфарматара для павышэння напружання да 220 В. У інвертарах сярэдняй і малой магутнасці пастаяннае напружанне адносна нізкае, напрыклад, 12 В. Для 24 В неабходна распрацаваць схему павышэння. Інвертары сярэдняй і малой магутнасці звычайна ўключаюць схемы двухтактных інвертараў, схемы поўнамаставых інвертараў і схемы высокачастотных павышальных інвертараў. Двутактныя схемы падключаюць нейтральны раз'ём павышальнага трансфарматара да станоўчага вываду крыніцы харчавання, і дзве сілавыя лямпы працуюць па чарзе, выводзячы пераменны ток, таму што сілавыя транзістары падключаны да агульнай зямлі, схемы кіравання і кіравання простыя, і паколькі трансфарматар мае пэўную індуктыўнасць уцечкі, ён можа абмяжоўваць ток кароткага замыкання, тым самым павышаючы надзейнасць схемы. Недахопам з'яўляецца нізкая эфектыўнасць трансфарматара і нізкая здольнасць кіраваць індуктыўнымі нагрузкамі.
Схема поўнага моставага інвертара пераадольвае недахопы двухтактнай схемы. Магутны транзістар рэгулюе шырыню выходнага імпульсу, і эфектыўнае значэнне выходнага пераменнага напружання змяняецца адпаведна. Паколькі схема мае контур свабоднага ходу, нават пры індуктыўных нагрузках форма сігналу выходнага напружання не будзе скажацца. Недахопам гэтай схемы з'яўляецца тое, што магутнасныя транзістары верхняга і ніжняга плячэй моста не маюць агульнай зямлі, таму павінна выкарыстоўвацца асобная схема кіравання або ізаляваная крыніца харчавання. Акрамя таго, каб прадухіліць агульную праводнасць верхняга і ніжняга плячэй моста, схема павінна быць распрацавана так, каб яе можна было выключыць, а потым уключыць, гэта значыць усталяваць час затрымкі, і структура схемы больш складаная.
Выхад двухтактнай схемы і схемы поўнага моста павінен быць дададзены павышаючы трансфарматар. Паколькі павышаючы трансфарматар мае вялікія памеры, нізкую эфектыўнасць і больш высокі кошт, з развіццём сілавой электронікі і мікраэлектронікі для дасягнення рэверсу выкарыстоўваецца тэхналогія павышэння частаты. Гэта дазваляе рэалізаваць інвертар з высокай шчыльнасцю магутнасці. Схема павышэння пярэдняга каскаду гэтай схемы інвертара мае двухтактную структуру, але рабочая частата вышэй за 20 кГц. Павышальны трансфарматар мае высокачастотны магнітны стрыжань, таму ён мае невялікія памеры і лёгкі вагу. Пасля высокачастотнай інверсіі ён пераўтвараецца ў высокачастотны пераменны ток праз высокачастотны трансфарматар, а затым праз высокачастотны выпрамляльны фільтр атрымліваецца пастаянны ток высокага напружання (звычайна вышэй за 300 В), а затым інвертуецца праз схему сітавага інвертара частаты.
Дзякуючы такой структуры схемы магутнасць інвертара значна паляпшаецца, страты халастога ходу інвертара адпаведна зніжаюцца, а эфектыўнасць павышаецца. Недахопам гэтай схемы з'яўляецца яе складанасць і ніжэйшая надзейнасць у параўнанні з двума вышэйзгаданымі схемамі.
Схема кіравання інвертарам
Асноўныя схемы вышэйзгаданых інвертараў павінны быць рэалізаваны з дапамогай схемы кіравання. Як правіла, існуе два метады кіравання: прамавугольны і станоўчы і слабы. Схема харчавання інвертара з прамавугольным выхадам простая, недарагая, але нізкаэфектыўная і мае вялікую колькасць гарманічных складнікаў. Сінусоідны выхад - гэта тэндэнцыя развіцця інвертараў. З развіццём мікраэлектронных тэхналогій з'явіліся таксама мікрапрацэсары з функцыямі ШІМ. Такім чынам, тэхналогія інвертараў для сінусоіднага выхаду стала значна больш дасканалай.
1. Інвертары з прастакутным выхадам у цяперашні час у асноўным выкарыстоўваюць інтэгральныя схемы з шырынна-імпульснай мадуляцыяй, такія як SG 3 525, TL 494 і г.д. Практыка паказала, што выкарыстанне інтэгральных схем SG3525 і выкарыстання сілавых палявых транзістараў у якасці імпульсных сілавых кампанентаў дазваляе дасягнуць адносна высокай прадукцыйнасці і цаны інвертараў. Паколькі SG3525 мае магчымасць непасрэдна кіраваць сілавымі палявымі транзістарамі, мае ўбудаваную крыніцу апорнай напругі, аперацыйны ўзмацняльнік і функцыю абароны ад паніжанага напружання, яго перыферыйная схема вельмі простая.
2. Інтэгральная схема кіравання інвертарам з сінусоідным выхадам. Схема кіравання інвертарам з сінусоідным выхадам можа кіравацца мікрапрацэсарам, такім як 80 C 196 MC вытворчасці INTEL Corporation і Motorola Company, MP 16 і PI C 16 C 73 вытворчасці MI-CRO CHIP Company і г.д. Гэтыя аднакрыштальныя кампутары маюць некалькі генератараў ШІМ і могуць усталёўваць верхнія і верхнія пляча моста. Падчас зацішку выкарыстоўваецца 80 C 196 MC кампаніі INTEL для рэалізацыі схемы выхаднога сігналу сінусоіды, 80 C 196 MC для завяршэння генерацыі сігналу сінусоіды і выяўлення выходнага пераменнага напружання для дасягнення стабілізацыі напружання.
Выбар сілавых прылад у галоўнай схеме інвертара
Выбар асноўных сілавых кампанентаўінвертарвельмі важна. У цяперашні час найбольш часта выкарыстоўваюцца сілавыя кампаненты, такія як сілавыя транзістары Дарлінгтана (BJT), палявыя транзістары магутнасці (MOS-F ET), транзістары з ізаляваным затворам (IGB). Тырыстары выключальніка (GTO) і г.д. Найбольш часта выкарыстоўваюцца прылады ў нізкавольтных сістэмах малой ёмістасці, бо MOS FET мае меншае падзенне напружання ва ўключаным стане і вышэйшую частату пераключэння. IGBT звычайна выкарыстоўваецца ў высакавольтных і вялікіх сістэмах. Гэта звязана з тым, што супраціўленне MOS FET ва ўключаным стане павялічваецца з павелічэннем напружання, і IGBT мае большую перавагу ў сістэмах сярэдняй ёмістасці, у той час як у сістэмах звышвялікай ёмістасці (больш за 100 кВА) GTO звычайна выкарыстоўваюцца ў якасці сілавых кампанентаў.
Час публікацыі: 21 кастрычніка 2021 г.
