العاكبات المتصلة بالشبكة الكهروضوئية

بصفته جوهر التحكم في طاقة النظام الكهروضوئي المتصل بالشبكة وتحويلها ، فإن العاكس الكهروضوئي المتصل بالشبكة يحول خرج طاقة التيار المستمر من الوحدات الشمسية إلى طاقة تيار متردد تلبي المتطلبات المتصلة بالشبكة وتربطها بالشبكة العامة. إن طوبولوجيا الدائرة المحددة عديدة ويمكن تقسيمها إلى محولات مصدر الجهد وعكبات المصدر الحالي وفقًا لمتطلبات طبيعة مصدر الطاقة على جانب الإدخال. الجانب DC من العاكس مصدر الجهد هو مصدر الجهد ، أو يتم توصيل مكثف كبير بالتوازي مع مصدر الجهد ، والجهد الجانبي DC هو في الأساس خالية من النبض ؛ في حين أن الجانب DC من العاكس المصدر الحالي متصل في سلسلة مع محث كبير ، وهو ما يعادل المصدر الحالي ، والتيار الجانبي DC خالٍ من النبض بشكل أساسي ، ولكن هذا المحث الكبير سيؤدي إلى استجابة ديناميكية ضعيفة للنظام ، لذا فإن معظم العاكسين المتصلين بالشبكة في العالم هي محولات مصدر الجهد. هنا نناقش أيضا مصدر الجهد العاكس.

وفقًا لوجود أو عدم وجود محولات عزل ، يمكن تصنيف المحولات الكهروضوئية المتصلة بالشبكة إلى أنواع معزولة وغير معزولة ، على النحو التالي

وتركز المناقشة التالية على أساليب العمل الأساسية لمختلف المنظمات في هذه الفئة.

عاكس PV معزول متصل بالشبكة

في العاكس المنعزل المتصل بالشبكة الكهروضوئية ، ينقسم إلى نوعين: نوع معزول التردد الصناعي ونوع معزول عالي التردد وفقًا لتردد تشغيل محول العزل.

هيكل العاكس المتصل بالشبكة

نوع عزل IFA هو الهيكل الأكثر استخدامًا في المحولات الكهروضوئية المتصلة بالشبكة ، وهو أول هيكل عاكس PV تم تطويره والأكثر استخدامًا على نطاق واسع في السوق. يقوم هيكل الدائرة هذا بتحويل خرج طاقة التيار المستمر من المصفوفة الكهروضوئية إلى طاقة تيار متردد 50 هرتز من خلال عاكس IFC أو HF ، ثم يغذيه في الشبكة من خلال محول IFC ومرشحات الإدخال والإخراج. هيكل الدائرة بسيط ، جهد إدخال التيار المستمر للمصفوفة الكهروضوئية لديه مجموعة واسعة من المطابقة ، وله تدفق طاقة ثنائي الاتجاه ، وتحويل طاقة أحادي الطور (DC-LFAC) ، وكفاءة تحويل عالية وحجم كبير.

كفاءة تحويل عالية وحجم كبير ، كتلة وخصائص الضوضاء السمعية. بسبب عزل المحول ، من ناحية ، يمكن أن يضمن عدم حقن أي مكون من جانب DC في الشبكة ، مما يمنع بشكل فعال تشبع الفولتاجر التوزيع وتلوث الشبكة العامة ؛ من ناحية أخرى ، يمكن أن تمنع بشكل فعال الشبكة العامة من التسبب في ضرر للناس من خلال ذراع جسر الدائرة الكهربائية عندما تتلامس مع الدائرة الجانبية الكهروضوئية ، مما يحسن سلامة النظام.

يمكن تحقيق العاكس المعزول المتصل بالشبكة عن طريق الموجة المربعة ، وموجة الخطوة ، وتعديل عرض النبضة وغيرها من المحولات ، وتشمل عائلة الطوبولوجيا الخاصة به الدفع والسحب للأمام ونصف الجسر والجسر الكامل والدوائر الأخرى.

مع تطور تقنية العاكس المتصلة بالشبكة ، تم تطوير محولات عالية التردد متصلة بالشبكة لحل مشاكل الحجم الكبير والكتلة والضوضاء على أساس الاحتفاظ بمحولات التردد.

هيكل عاكس متصل بالشبكة معزول عالي التردد

تستخدم دائرة العاكس الكهروضوئية عالية التردد المتصلة بالشبكة محولًا عالي التردد بحجم صغير وكتلة وضوضاء منخفضة ، مما يتغلب على العيوب الرئيسية لمحول التردد الصناعي. يتم تحويل طاقة تيار التيار الكهربائي الناتج عن التيار الكهربائي إلى جهد عالي التردد بواسطة محول عالي التردد ، ومعزول ، ونسبة الجهد المعدلة بواسطة محول التردد العالي.

ثم من خلال التيار المتردد عالي التردد إلى تحويل التيار المتردد المنخفض ، نقل الكهرباء الحالية منخفضة التردد إلى الشبكة. يمكن أن يكون التحويل من تيار متردد عالي التردد إلى تيار متردد منخفض عبارة عن سلسلة من مقوم التردد العالي والقطب عكس الجسر العاكس ، أو محول محيطي.

تشمل العائلات الطوبولوجية للعاكبات الكهروضوئية عالية التردد المتصلة بالشبكة الدفع والسحب ، والدفع والسحب للأمام ، ونصف الجسر وجسر كامل الأنبوب الواحد للأمام ، والمتوازي أحادي الأنبوب للأمام ، والأنابيب المزدوجة للأمام ، والأنابيب المزدوجة للأمام ، والأنابيب المزدوجة ذات الأنبوب المزدوج للأمام ، وما إلى ذلك.

عاكس غير معزول متصل بالشبكة الكهروضوئية

العاكس غير المعزول بالشبكة الكهروضوئية غير المعزول يلغي الحاجة إلى محولات التردد الضخمة. هذه الطريقة لها مزايا من حيث التكلفة والحجم والوزن والكفاءة ، مما يجعل هذا الهيكل العاكس بنية واعدة. بشكل عام ، يتم تقسيم المحولات المتصلة بالشبكة الكهروضوئية غير المعزولة إلى أنواع أحادية المرحلة ومتعددة المراحل. بالمقارنة مع العاكس المعزول ، يتمتع العاكس غير المعزول بمزايا الحجم الصغير والتكلفة المنخفضة والكفاءة العالية ، ولكن نظرًا لعدم وجود عزل بين الإخراج وجهاز الإرسال ، فإن الوحدة الكهروضوئية لديها سعة طفيلية كبيرة على الأرض ، مما يؤدي إلى تسرب كبير إلى الأرض ، ويمكن أن يؤثر تيار التسرب هذا بشكل خطير على وضع عمل العاكس وقد يتسبب أيضًا في حوادث السلامة.

عاكبات غير معزولة متصلة بالشبكة أحادية المرحلة

يمكن تقسيم المحولات غير الشبكية أحادية المرحلة إلى الهياكل الثلاثة التالية وفقًا للعلاقة بين جهد الدخل وجهد الخرج: Buck inverter و Buck-Boost inverter و Buck-Boost inverter. من بينها ، يتم استخدام محولات Buck-Boost على نطاق واسع في السوق.

هذه الدائرة العاكس للقناة القائمة على Buck-Boost عبارة عن عاكس نصف جسر غير معزول بأربعة مفاتيح ، ويتألف من مصفوفين PV ومروحية Buck Boost ، والتي يمكن أن تتكيف مع مجموعة واسعة من الفولتية الناتجة عن المصفوفة الكهروضوئية وتلبية متطلبات الشبكة دون تثبيت محول بسبب المروحية. إنه يقسم مصدر الطاقة الكهروضوئية في جانب الإدخال إلى قسمين لتزويد دائرتي Buck Boost ، وتعمل دائرتا Buck Boost بالتناوب ، ويعمل كل منهما لمدة نصف دورة جهد الشبكة. إنه يزيل عيب العمل بشكل غير متماثل في الدورات النصفية الإيجابية والسلبية للشبكة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك نوعان فقط من أنابيب التبديل تعمل بتردد عالٍ في كل نصف دورة ، والتي تتميز بمزايا فقدان التحويل المنخفض ، والتداخل الكهرومغناطيسي الضعيف والموثوقية العالية. ومع ذلك ، فإن الطوبولوجيا تعاني من انخفاض استخدام الوحدة الكهروضوئية والزيادة في الحجم الناجم عن مكثف مرشح DC.

عاكس متعدد المراحل غير معزولة متصلة بالشبكة

بالنسبة للنظام التقليدي غير المعزول بالشبكة الكهروضوئية غير المعزول ، يجب أن يكون جهد الخرج للمصفوفة الكهروضوئية أكبر من جهد شبكة الذروة في جميع الأوقات ، لذلك يلزم توصيل سلسلة من الوحدات الشمسية لزيادة جهد الخرج للمصفوفة. ومع ذلك ، فإن الجهد الناتج من مجموعة PV ينخفض بشدة بسبب الغطاء السحابي وعوامل أخرى ، ومن المستحيل ضمان أن الجهد الناتج للصفيف أكبر من ذروة الجهد على جانب الشبكة العامة في أي وقت ، ومن الصعب تحقيق كل من الحد الأقصى لتتبع الطاقة ووظائف العاكس المتصلة بالشبكة عن طريق التحويل على مستوى فقط. تحل دائرة العاكس Buck Boost أعلاه هذه المشكلة جيدًا ، لكن الوحدتين الكهروضوئية تعملان بالتناوب ، لذلك يمكن استخدام عاكس PV غير معزول بالشبكة غير المعزول للتغلب على هذا النقص.

بالنسبة لدوائر محول DC-DC ، تتمتع Buck و Boost بأعلى كفاءة تحويل. نظرًا لأن دائرة Buck المروحية عبارة عن دائرة محول باك ، فلا يمكن تعزيزها ، لذلك لتحقيق جهد الخرج للمصفوفة بعد التعزيز ثم توصيله بالشبكة ، فمن المرجح أن تستخدم دائرة Boost مع زيادة التحويل ، وذلك لتلبية مجموعة PV تعمل في نطاق الجهد واسعة ، مما يجعل تكييف الوحدات الكهروضوئية على جانب DC أكثر مرونة ؛ ومن خلال طريقة التحكم المناسبة ، يمكن جعل الجهد على جانب الإدخال من دائرة محول Boost يتم تأريض هيكل دائرة Boost مع ذراع الجسر السفلي للعاكس ، والدائرة بسيطة للغاية في القيادة.