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Inversores fotovoltaicos conectados a la red

2022-02-09 14:31:42

Como núcleo del control y conversión de energía del sistema fotovoltaico conectado a la red, el inversor fotovoltaico conectado a la red convierte la potencia de salida de CC de los módulos solares en energía de CA que cumple con los requisitos conectados a la red y la conecta a la red pública. Las topologías de circuito específicas son numerosas y se pueden dividir en inversores de fuente de voltaje e inversores de fuente de corriente de acuerdo con los requisitos de la naturaleza de la fuente de alimentación en el lado de entrada. El lado de CC del inversor de fuente de voltaje es una fuente de voltaje, o un condensador grande está conectado en paralelo con la fuente de voltaje, y el voltaje del lado de CC es básicamente libre de pulsaciones; mientras que el lado de CC del inversor de fuente de corriente está conectado en serie con un inductor grande, Que es equivalente a la fuente de corriente, y la corriente del lado de CC está básicamente libre de pulsaciones, pero este gran inductor conducirá a una respuesta dinámica deficiente del sistema, por lo que la mayoría de los inversores conectados a la red en el mundo son inversores de fuentes de voltaje. Aquí también discutimos el inversor de la fuente de voltaje.

Según la presencia o ausencia de transformadores de aislamiento, los inversores fotovoltaicos conectados a la red se pueden clasificar en tipos aislados y no aislados, de la siguiente manera

Inversor fotovoltaico conectado a cuadrícula
Inversor fotovoltaico aislado conectado a la red Inversor conectado a la red fotovoltaica no aislado
Frecuencia industrial aislada Alta frecuencia aislada No aislado de una sola etapa Multi-etapa no aislado

La siguiente discusión se centra en los métodos de trabajo básicos de diferentes organizaciones en esta categoría.

Inversor aislado PV conectado a la red

En el inversor conectado a la red fotovoltaica aislado, se divide en dos tipos: tipo aislado de frecuencia industrial y tipo aislado de alta frecuencia según la frecuencia de funcionamiento del transformador de aislamiento.

Inversores fotovoltaicos conectados a la red 1

Estructura del inversor conectado a la red

El tipo de aislamiento IFA es la estructura más utilizada en los inversores fotovoltaicos conectados a la red, y es la estructura de inversor fotovoltaico más desarrollada y más utilizada en el mercado. Esta estructura de circuito convierte la salida de potencia de CC de la matriz fotovoltaica en energía de CA de 50Hz a través del inversor IFC o HF, y luego la alimenta a la red a través del transformador IFC y los filtros de entrada y salida. La estructura del circuito es simple, el voltaje de entrada de CC de la matriz fotovoltaica tiene una amplia gama de coincidencia y tiene flujo de potencia bidireccional, conversión de potencia monofásica (DC-LFAC), alta eficiencia de conversión y gran tamaño.

Alta eficiencia de conversión y características de gran volumen, masa y ruido de audio. Debido al aislamiento del transformador, por un lado, puede garantizar que no se inyecte ningún componente del lado DC en la red, evitando efectivamente la saturación del voltager de distribución y la contaminación de la red pública; por otro lado, Puede prevenir eficazmente la red pública de causar daño a las personas a través del brazo del puente del circuito eléctrico cuando entran en contacto con el circuito del lado PV, mejorando la seguridad del sistema.

El inversor conectado a la red aislado de IFE se puede realizar mediante onda cuadrada, onda escalonada hacia, modulación de ancho de pulso y otros inversores, y su familia de topología incluye empujar-tirar, empujar-tirar hacia adelante, medio puente, puente completo y otros circuitos.

Con el desarrollo de la tecnología de inversores conectados a la red, se han desarrollado inversores conectados a la red de alta frecuencia para resolver los problemas de gran tamaño y masa y ruido sobre la base de retener los inversores de frecuencia.

Estructura del inversor conectado a la red de alta frecuencia aislada

El circuito inversor fotovoltaico de alta frecuencia conectado a la red utiliza un transformador de alta frecuencia con tamaño y masa pequeños y bajo ruido, lo que supera las principales desventajas del transformador de frecuencia industrial. La potencia de CC de salida de la matriz solar se transforma en voltaje de alta frecuencia por el transformador de alta frecuencia, aislado, convertido y relación de voltaje ajustado por el transformador de alta frecuencia.

Y luego, a través de la conversión de CA de alta frecuencia a CA de baja frecuencia, la transmisión de electricidad de corriente de baja frecuencia a la red. La conversión de CA de alta frecuencia a CA de baja frecuencia puede ser una cascada de puente inversor de inversión de polaridad y rectificador de alta frecuencia, o un convertidor circunferencial.

Las familias topológicas de inversores conectados a la red fotovoltaica de alta frecuencia incluyen empujar-tirar, empujar-tirar hacia adelante, medio puente y puente completo de un solo tubo hacia adelante, paralelo intercalado de un solo tubo hacia adelante, doble tubo hacia adelante y paralelo intercalado doble-tubo hacia adelante, etc.

Inversores fotovoltaicos conectados a la red 2

Inversor conectado a la red fotovoltaica no aislado

El inversor conectado a la red fotovoltaica no aislado elimina la necesidad de transformadores de frecuencia voluminosos. Este método tiene ventajas en términos de costo, tamaño, peso y eficiencia, lo que hace que esta estructura del inversor sea prometedora. En términos generales, los inversores conectados a la red fotovoltaica no aislados se dividen en tipos de una sola etapa y de varias etapas. En comparación con el inversor aislado, el inversor no aislado tiene las ventajas de tamaño pequeño, bajo costo y alta eficiencia, pero debido a que no hay aislamiento entre la salida y el transmisor, el módulo PV tiene una gran capacitancia parásita a tierra, lo que conduce a una gran corriente de fuga a tierra, Y esta corriente de fuga puede afectar seriamente el modo de trabajo del inversor y también puede causar accidentes de seguridad.

Inversores conectados a la red no aislados de una sola etapa

Los inversores sin red de una sola etapa se pueden dividir en las siguientes tres estructuras de acuerdo con la relación entre el voltaje de entrada y el voltaje de salida: inversor Buck, inversor Boost y inversor Buck-Boost. Entre ellos, los inversores Buck-Boost son ampliamente utilizados en el mercado.

Este circuito inversor de canal basado en Buck-Boost es un inversor de medio puente no aislado de cuatro interruptores, que consta de dos matrices fotovoltaicas y un chopper Buck Boost, que puede adaptarse a una amplia gama de voltajes de salida de matriz fotovoltaica y cumplir con los requisitos de la red sin instalar un transformador debido al helicóptero. Divide la fuente de alimentación fotovoltaica en el lado de entrada en dos partes para suministrar los dos circuitos Buck Boost, y los dos circuitos Buck Boost funcionan alternativamente, cada uno trabajando durante la mitad de un ciclo de voltaje de red. Elimina la desventaja de trabajar asimétricamente en los semiciclos positivos y negativos de la cuadrícula. Además, solo hay dos tubos de conmutación que operan a alta frecuencia en cada medio ciclo, lo que tiene las ventajas de bajas pérdidas de conmutación, interferencia electromagnética débil y alta confiabilidad. Sin embargo, la topología sufre de una baja utilización del módulo PV y el aumento de tamaño causado por el condensador de filtro de CC.

Inversores fotovoltaicos conectados a la red 3

Inversor de múltiples etapas no aislado conectado a la red

Para el sistema conectado a la red fotovoltaica no aislado tradicional, el voltaje de salida de la matriz fotovoltaica debe ser mayor que el voltaje de red máximo en todo momento, por lo que se necesita una conexión en serie de módulos solares para aumentar el voltaje de salida de la matriz. Sin embargo, el voltaje de salida de la matriz fotovoltaica cae severamente debido a la cobertura de la nube y otros factores, y es imposible garantizar que el voltaje de salida de la matriz sea mayor que el voltaje máximo en el lado de la red pública en cualquier momento, Y es difícil lograr el seguimiento máximo de la energía y las funciones del inversor conectado a la red mediante la conversión de nivel único. El circuito inversor Buck Boost anterior resuelve bien este problema, pero los dos módulos fotovoltaicos funcionan alternativamente, por lo que se puede utilizar un inversor fotovoltaico conectado a la red de múltiples etapas no aislado para superar esta deficiencia.

Para DC-DC circuitos convertidores, Buck y Boost tienen la mayor eficiencia de conversión. Como el circuito del chopper de Buck es un circuito convertidor de buck, no se puede aumentar, así que para darse cuenta de la tensión de salida de la matriz después de aumentar y luego conectado a la red, es más probable que use el circuito Boost con conversión de impulso, Para cumplir con la matriz fotovoltaica que funciona en un amplio rango de voltaje, haciendo así que la adaptación de los módulos fotovoltaicos en el lado de CC sea más flexible; y a través de un método de control adecuado, El voltaje en el lado de entrada del circuito convertidor Boost se puede hacer La estructura del circuito Boost está conectada a tierra junto con el brazo del puente inferior del inversor, y el circuito es bastante simple de manejar.

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