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Onduleurs PV connectés au réseau

2022-02-09 14:31:42

En tant que cœur du contrôle et de la conversion de l'énergie du système PV connecté au réseau, l'onduleur PV connecté au réseau convertit la puissance de sortie CC des modules solaires en une alimentation CA qui répond aux exigences connectées au réseau et la connecte au réseau public. Les topologies de circuits spécifiques sont nombreuses et peuvent être divisées en onduleurs tension-source et onduleurs courant-source selon les exigences de la nature de l'alimentation du côté entrée. Le côté CC de l'onduleur de source de tension est une source de tension, ou un grand condensateur est connecté en parallèle avec la source de tension, et la tension latérale CC est essentiellement sans pulsation; tandis que le côté CC de l'onduleur de source de courant est connecté en série avec un grand inducteur, Qui est équivalent à la source de courant, et le courant latéral CC est essentiellement sans pulsation, mais ce grand inducteur conduira à une mauvaise réponse dynamique du système, de sorte que la plupart des onduleurs grand public connectés au réseau dans le monde sont des onduleurs de source de tension. Ici, nous discutons également de l'onduleur de source de tension.

Selon la présence ou l'absence de transformateurs d'isolation, les onduleurs PV connectés au réseau peuvent être classés en types isolés et non isolés, comme suit

Onduleur photovoltaïque connecté au réseau
Onduleur PV isolé connecté au réseau Onduleur non isolé connecté au réseau PV
Fréquence industrielle isolée Haute fréquence isolé Non isolé en une seule étape Non isolé à plusieurs étages

La discussion suivante se concentre sur les méthodes de travail de base des différentes organisations dans cette catégorie.

Onduleur PV connecté au réseau isolé

Dans l'onduleur isolé connecté au réseau PV, il est divisé en deux types: le type isolé à fréquence industrielle et le type isolé à haute fréquence en fonction de la fréquence de fonctionnement du transformateur d'isolement.

Onduleurs PV connectés au réseau 1

Structure de l'inverseur connecté à la grille

Le type d'isolation IFA est la structure la plus couramment utilisée dans les onduleurs PV connectés au réseau, et est la structure d'onduleur PV la plus ancienne et la plus utilisée sur le marché. Cette structure de circuit convertit la puissance de sortie CC du réseau PV en une puissance de 50Hz CA via l'onduleur IFC ou HF, puis l'alimente dans le réseau via le transformateur IFC et les filtres d'entrée et de sortie. La structure du circuit est simple, la tension d'entrée CC du réseau PV a une large gamme d'appariement et a un flux de puissance bidirectionnel, une conversion de puissance monophasée (DC-LFAC), un rendement de conversion élevé et une grande taille.

Efficacité de conversion élevée et caractéristiques de volume, de masse et de bruit audio. En raison de l'isolement du transformateur, d'une part, il peut garantir qu'aucun composant du côté CC ne sera injecté dans le réseau, empêchant efficacement la saturation du voltager de distribution et la pollution du réseau public; d'autre part, Il peut effectivement empêcher le réseau public de causer des dommages aux personnes à travers le bras de pont de circuit électrique quand ils entrent en contact avec le circuit PV-côté, améliorant la sécurité du système.

L'onduleur isolé connecté au réseau IFE peut être réalisé par l'onde carrée, l'onde de marche, la modulation de largeur d'impulsion et d'autres onduleurs, et sa famille de topologies comprend les circuits push-pull, push-pull avant, half bridge, pont complet et autres circuits.

Avec le développement de la technologie des onduleurs connectés au réseau, des onduleurs à haute fréquence connectés au réseau ont été développés pour résoudre les problèmes de grande taille et de masse et de bruit sur la base de la rétention des onduleurs de fréquence.

Structure d'onduleur isolé à haute fréquence connecté au réseau

Le circuit inverseur haute fréquence connecté au réseau PV utilise un transformateur haute fréquence de petite taille et masse et à faible bruit, ce qui surmonte les principaux inconvénients du transformateur de fréquence industriel. Le panneau solaire de sortie de puissance CC est transformé en tension haute fréquence par transformateur haute fréquence, isolé, converti et le rapport de tension ajusté par un transformateur haute fréquence.

Et puis à travers la conversion AC haute fréquence à CA basse fréquence, la transmission de l'électricité de courant basse fréquence au réseau. La conversion du courant alternatif haute fréquence en courant alternatif basse fréquence peut être une cascade de redresseur haute fréquence et de pont inverseur d'inversion de polarité, ou un convertisseur circonférentiel.

Les familles topologiques d'onduleurs PV à haute fréquence connectés au réseau comprennent push-pull, push-pull vers l'avant, half-bridge et plein-pont simple tube vers l'avant, simple tube entrelacé parallèle vers l'avant, double tube vers l'avant et double intercalaire parallèle-tube vers l'avant, etc.

Onduleurs PV connectés au réseau 2

Onduleur non isolé connecté au réseau PV

L'onduleur PV non isolé connecté au réseau élimine le besoin de transformateurs de fréquence encombrants. Cette méthode présente des avantages en termes de coût, de taille, de poids et d'efficacité, ce qui fait de cette structure d'onduleur une structure prometteuse. De manière générale, les onduleurs PV non isolés connectés au réseau sont divisés en types à un étage et à plusieurs étages. Comparé à l'onduleur isolé, l'onduleur non isolé présente les avantages d'une petite taille, d'un faible coût et d'un rendement élevé, mais comme il n'y a pas d'isolement entre la sortie et l'émetteur, le module PV a une grande capacité parasite à la terre, ce qui conduit à un courant de fuite important à la terre, Et ce courant de fuite peut affecter sérieusement le mode de fonctionnement de l'onduleur et peut également causer des accidents de sécurité.

Onduleurs connectés au réseau non isolés à un étage

Les onduleurs non-réseau à un étage peuvent être divisés en trois structures suivantes en fonction de la relation entre la tension d'entrée et la tension de sortie: onduleur Buck, onduleur Boost et onduleur Buck-Boost. Parmi eux, les onduleurs Buck-Boost sont largement utilisés sur le marché.

Ce circuit inverseur de canal basé sur Buck-Boost est un onduleur demi-pont non isolé à quatre interrupteurs, composé de deux matrices PV et d'un hachoir Buck Boost, qui peut s'adapter à une large gamme de tensions de sortie de réseau PV et répondre aux exigences du réseau sans installer un transformateur à cause du hacheur. Il divise l'alimentation PV du côté entrée en deux parties pour alimenter les deux circuits Buck Boost, et les deux circuits Buck Boost fonctionnent en alternance, chacun fonctionnant pendant un demi-cycle de tension au réseau. Il élimine l'inconvénient de travailler de manière asymétrique dans les demi-cycles positifs et négatifs de la grille. De plus, il n'y a que deux tubes de commutation fonctionnant à haute fréquence dans chaque demi-cycle, ce qui présente les avantages de faibles pertes de commutation, de faibles interférences électromagnétiques et d'une fiabilité élevée. Cependant, la topologie souffre d'une faible utilisation du module PV et de l'augmentation de la taille causée par le condensateur de filtre CC.

Onduleurs PV connectés au réseau 3

Onduleur connecté au réseau non isolé à plusieurs étages

Pour le système PV traditionnel non isolé connecté au réseau, la tension de sortie du réseau PV doit être supérieure à la tension de grille de crête à tout moment, de sorte que la connexion en série de modules solaires est nécessaire pour augmenter la tension de sortie du réseau. Cependant, la tension de sortie du réseau PV diminue gravement en raison de la couverture nuageuse et d'autres facteurs, et il est impossible de garantir que la tension de sortie du réseau est supérieure à la tension de crête du côté du réseau public à tout moment, Et il est difficile d'atteindre à la fois les fonctions de suivi de puissance maximale et d'inverseur connecté au réseau par conversion de niveau unique. Le circuit inverseur Buck Boost ci-dessus résout bien ce problème, mais les deux modules PV fonctionnent en alternance, de sorte qu'un onduleur PV à plusieurs étages non isolé connecté au réseau peut être utilisé pour surmonter cette lacune.

Pour les circuits de conversion DC-DC, Buck et Boost ont la plus grande efficacité de conversion. Comme le circuit hacheur Buck est un circuit convertisseur buck, il ne peut pas être amplifié, donc pour réaliser la tension de sortie du réseau après augmentation puis connecté au réseau, il est plus susceptible d'utiliser le circuit Boost avec conversion de boost, De manière à répondre au réseau PV fonctionnant dans une large plage de tension, rendant ainsi l'adaptation des modules PV du côté CC plus flexible; et par une méthode de contrôle appropriée, La tension sur le côté d'entrée du circuit convertisseur Boost peut être faite. La structure du circuit Boost est mise à la terre avec le bras de pont inférieur de l'onduleur, et le circuit est assez simple à piloter.

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