Zasada działania falownika:
Rdzeniem urządzenia inwertorowego jest obwód przełączający inwertera, zwany w skrócie obwodem inwertera.Obwód uzupełnia funkcję falownika poprzez włączanie i wyłączanie elektronicznego przełącznika mocy.
Cechy:
(1) Wymagana jest wysoka wydajność.
Ze względu na obecnie wysokie ceny ogniw słonecznych, aby zmaksymalizować wykorzystanie ogniw słonecznych i poprawić wydajność systemu, musimy spróbować poprawić wydajność falownika.
(2) Wymagana jest wysoka niezawodność.
Obecnie system elektrowni fotowoltaicznych jest używany głównie w odległych obszarach, a wiele elektrowni jest bez nadzoru i konserwacji, co wymaga, aby falownik miał rozsądną strukturę obwodu, ścisły dobór komponentów i wymaga, aby falownik posiadał różne funkcje zabezpieczające, takie jak jako: zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją wejścia DC, zabezpieczenie przed zwarciem wyjścia AC, przegrzaniem, zabezpieczenie przed przeciążeniem itp.
(3) Aby zapewnić szerszy zakres adaptacji, wymagane jest napięcie wejściowe.
Ponieważ napięcie końcowe ogniwa słonecznego zmienia się w zależności od obciążenia i intensywności światła słonecznego.Zwłaszcza gdy akumulator się starzeje, jego napięcie na zaciskach znacznie się zmienia.Na przykład w przypadku akumulatora 12 V jego napięcie na zaciskach może wahać się od 10 V do 16 V, co wymaga normalnej pracy falownika w dużym zakresie napięcia wejściowego prądu stałego.
Klasyfikacja falowników fotowoltaicznych:
Istnieje wiele sposobów klasyfikacji falowników.Na przykład, według liczby faz napięcia przemiennego na wyjściu falownika, można go podzielić na falowniki jednofazowe i falowniki trójfazowe;Dzieli się na falowniki tranzystorowe, falowniki tyrystorowe i falowniki tyrystorowe wyłączające.Zgodnie z zasadą obwodu falownika można go również podzielić na samowzbudny falownik oscylacyjny, falownik superpozycji fali schodkowej i falownik z modulacją szerokości impulsu.Zgodnie z zastosowaniem w systemie podłączonym do sieci lub systemie poza siecią, można go podzielić na falownik podłączony do sieci i falownik poza siecią.Aby ułatwić użytkownikom optoelektroniki wybór falowników, tutaj sklasyfikowano jedynie falowniki według różnych mających zastosowanie okazji.
1. Scentralizowany falownik
Technologia scentralizowanego falownika polega na tym, że kilka równoległych ciągów fotowoltaicznych jest podłączonych do wejścia prądu stałego tego samego scentralizowanego falownika.Ogólnie rzecz biorąc, trójfazowe moduły mocy IGBT są używane do dużych mocy, a tranzystory polowe są używane do małych mocy.DSP przekształca sterownik w celu poprawy jakości generowanej mocy, czyniąc ją bardzo zbliżoną do prądu sinusoidalnego, zwykle stosowanego w systemach dużych elektrowni fotowoltaicznych (>10kW).Największą cechą jest to, że moc systemu jest wysoka, a koszt niski, ale ponieważ napięcie wyjściowe i prąd różnych ciągów fotowoltaicznych często nie są całkowicie dopasowane (szczególnie gdy ciągi fotowoltaiczne są częściowo zablokowane z powodu zachmurzenia, cienia, plam) itp.), zastosowany zostanie scentralizowany falownik.Zmiana sposobu doprowadzi do zmniejszenia sprawności procesu inwerterowego i zmniejszenia zużycia energii przez odbiorców energii elektrycznej.Jednocześnie na niezawodność wytwarzania energii całego systemu fotowoltaicznego wpływa zły stan pracy zespołu modułów fotowoltaicznych.Najnowszym kierunkiem badań jest wykorzystanie sterowania modulacją wektora przestrzennego i opracowanie nowych topologicznych połączeń falowników w celu uzyskania wysokiej sprawności w warunkach częściowego obciążenia.
2. Falownik stringowy
Falownik stringowy opiera się na koncepcji modułowej.Każdy ciąg fotowoltaiczny (1–5 kW) przechodzi przez falownik, ma śledzenie maksymalnej mocy szczytowej po stronie prądu stałego i jest podłączony równolegle po stronie prądu przemiennego.Najpopularniejszy falownik na rynku.
Wiele dużych elektrowni fotowoltaicznych wykorzystuje falowniki łańcuchowe.Zaletą jest to, że nie mają na nią wpływu różnice modułów i zacienienie pomiędzy ciągami, a jednocześnie zmniejszają niedopasowanie pomiędzy optymalnym punktem pracy modułów fotowoltaicznych a falownikiem, zwiększając w ten sposób wytwarzaną moc.Te zalety techniczne nie tylko zmniejszają koszty systemu, ale także zwiększają jego niezawodność.Jednocześnie pomiędzy ciągami wprowadza się koncepcję „master-slave”, dzięki czemu system może połączyć ze sobą kilka grup ciągów fotowoltaicznych i pozwolić jednemu lub kilku z nich pracować pod warunkiem, że pojedynczy ciąg energii nie jest w stanie wytworzyć praca pojedynczego falownika., wytwarzając w ten sposób więcej energii elektrycznej.
Najnowsza koncepcja polega na tym, że kilka falowników tworzy ze sobą „zespół” zamiast koncepcji „master-slave”, co sprawia, że niezawodność systemu jest o krok dalej.Obecnie dominują beztransformatorowe falowniki stringowe.
3. Mikroinwerter
W tradycyjnym systemie fotowoltaicznym strona wejściowa prądu stałego każdego falownika szeregowego jest połączona szeregowo przez około 10 paneli fotowoltaicznych.Jeśli 10 paneli zostanie połączonych szeregowo, jeśli jeden z nich nie będzie działał dobrze, będzie to miało wpływ na ten ciąg.Jeśli ten sam MPPT jest używany dla wielu wejść falownika, będzie to miało wpływ na wszystkie wejścia, co znacznie zmniejszy wydajność wytwarzania energii.W praktycznych zastosowaniach różne czynniki okluzji, takie jak chmury, drzewa, kominy, zwierzęta, kurz, lód i śnieg, powodują powyższe czynniki, a sytuacja jest bardzo powszechna.W systemie PV mikroinwertera każdy panel jest podłączony do mikroinwertera.Jeśli jeden z paneli nie działa prawidłowo, będzie to miało wpływ tylko na ten panel.Wszystkie pozostałe panele fotowoltaiczne będą działać optymalnie, dzięki czemu cały system będzie bardziej wydajny i będzie generował więcej energii.W praktycznych zastosowaniach, jeśli falownik szeregowy ulegnie awarii, spowoduje to, że kilka kilowatów paneli słonecznych nie będzie działać, podczas gdy wpływ awarii mikroinwertera będzie niewielki.
4. Optymalizator mocy
Instalacja optymalizatora mocy w systemie wytwarzania energii słonecznej może znacznie poprawić wydajność konwersji i uprościć funkcje falownika, co pozwala obniżyć koszty.Aby stworzyć inteligentny system wytwarzania energii słonecznej, optymalizator mocy urządzenia może naprawdę sprawić, że każde ogniwo słoneczne będzie działać z najlepszą wydajnością i monitorować stan zużycia baterii w dowolnym momencie.Optymalizator mocy jest urządzeniem znajdującym się pomiędzy układem wytwarzania energii a falownikiem, a jego głównym zadaniem jest zastąpienie oryginalnej funkcji śledzenia optymalnego punktu mocy falownika.Optymalizator mocy wykonuje niezwykle szybkie skanowanie śledzenia optymalnego punktu mocy przez analogię, upraszczając obwód, a pojedyncze ogniwo słoneczne odpowiada optymalizatorowi mocy, dzięki czemu każde ogniwo słoneczne może naprawdę osiągnąć optymalne śledzenie punktu mocy. Ponadto można sprawdzić stan baterii można monitorować w dowolnym miejscu i czasie poprzez włożenie chipa komunikacyjnego, a problem można zgłosić natychmiast, aby odpowiedni personel mógł go jak najszybciej naprawić.
Funkcja falownika fotowoltaicznego
Falownik ma nie tylko funkcję konwersji DC-AC, ale ma także funkcję maksymalizacji wydajności ogniwa słonecznego i funkcję zabezpieczenia przed awarią systemu.Podsumowując, dostępne są funkcje automatycznego włączania i wyłączania, funkcja kontroli śledzenia mocy maksymalnej, funkcja zapobiegania niezależnej pracy (dla systemu przyłączonego do sieci), funkcja automatycznej regulacji napięcia (dla systemu przyłączonego do sieci), funkcja wykrywania prądu stałego (dla systemu przyłączonego do sieci). podłączony system), funkcja wykrywania uziemienia DC (dla systemów podłączonych do sieci).Poniżej znajduje się krótkie wprowadzenie do funkcji automatycznego działania i wyłączania oraz funkcji kontroli śledzenia mocy maksymalnej.
(1) Funkcja automatycznego działania i zatrzymania
Rano po wschodzie słońca intensywność promieniowania słonecznego stopniowo wzrasta, wzrasta również moc ogniwa słonecznego.Po osiągnięciu wymaganej przez falownik mocy wyjściowej, falownik rozpoczyna pracę automatycznie.Po uruchomieniu falownik będzie cały czas monitorował moc wyjściową modułu ogniw słonecznych.Dopóki moc wyjściowa modułu ogniwa słonecznego jest większa niż moc wyjściowa wymagana do pracy falownika, falownik będzie nadal działać;zatrzyma się o zachodzie słońca, nawet jeśli jest pochmurno i deszczowo.Falownik może również pracować.Kiedy moc wyjściowa modułu ogniw słonecznych stanie się mniejsza, a moc wyjściowa falownika będzie bliska 0, falownik przejdzie w stan gotowości.
(2) Funkcja kontroli śledzenia maksymalnej mocy
Moc wyjściowa modułu ogniwa słonecznego zmienia się w zależności od intensywności promieniowania słonecznego i temperatury samego modułu ogniwa słonecznego (temperatury chipa).Ponadto, ponieważ moduł ogniwa słonecznego charakteryzuje się tym, że napięcie maleje wraz ze wzrostem prądu, istnieje optymalny punkt pracy, w którym można uzyskać maksymalną moc.Zmienia się intensywność promieniowania słonecznego i oczywiście zmienia się także optymalny punkt pracy.W związku z tymi zmianami punkt pracy modułu ogniwa słonecznego zawsze odpowiada punktowi maksymalnej mocy, a system zawsze uzyskuje maksymalną moc wyjściową z modułu ogniwa słonecznego.Sterowanie to polega na sterowaniu śledzeniem maksymalnej mocy.Największą cechą falowników do systemów fotowoltaicznych jest to, że zawierają one funkcję śledzenia punktu maksymalnej mocy (MPPT).
Czas publikacji: 26 października 2022 r
