Введение в инвертор

(1) Классификация и характерные параметры инвертора

Генерация фотоэлектрической энергии на солнечных элементах-это система постоянного тока, то есть генерация энергии на солнечных элементах может заряжать аккумулятор, а аккумулятор непосредственно на нагрузку; когда нагрузка составляет мощность переменного тока, необходимо изменить мощность постоянного тока на мощность переменного тока, тогда необходимо использовать инвертор. Функция инвертора заключается в преобразовании мощности постоянного тока в мощность переменного тока, которая представляет собой «обратный» процесс выпрямления, поэтому он называется «инвертор». В зависимости от принципа инвертора линии инвертора существуют самовозбужденные колеблющиеся инверторы, инверторы суперпозиции ступенчатой волны и инверторы широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В соответствии с различной топологией основной схемы инвертора ее можно разделить на полумостовую структуру, полномостовую структуру, двухмостовую структуру и т. Д. Функции защиты инвертора включают: защиту от короткого замыкания на выходе, защиту от избыточного тока на выходе, защиту от перенапряжения на выходе, защиту от пониженного напряжения, защиту от потери фазы на выходе, защиту от обратной защиты на выходе, защиту от перегрузки цепи питания и т. д.

Выходная обратная защита, защита от перегрева цепи питания и автоматическая стабилизация напряжения и т. Д.

Поскольку напряжение фотоэлементов обычно ниже напряжения переменного тока, в системе инвертора PV необходим повышающий преобразователь постоянного тока, а повышающее напряжение постоянного тока должно быть преобразовано в энергию переменного тока через инвертор. Ядром системы инвертора PV является схема усилителя постоянного тока и схема переключателя инвертора. И схема усиления постоянного тока, и схема переключателя инвертора используются для выполнения соответствующих функций усиления и инвертора постоянного тока путем включения и выключения устройств электронного переключателя питания. Эти импульсы можно регулировать путем изменения сигнала напряжения. Схема, которая генерирует и регулирует импульсы, обычно называется схемой управления. Преобразование инвертора противоположно квадратурному преобразованию, оно использует полностью управляемое устройство питания с переключающими характеристиками, через определенную логику управления основная схема управления периодически отправляет сигнал управления переключением на силовой прибор, а затем соединяется с помощью повышающего напряжения трансформатора. (понижение), формирование и фильтрация, чтобы получить требуемую мощность переменного тока. Общие инверторы малой и средней мощности используют силовые полевые лампы, изолированные затворные транзисторы, высокомощные инверторы используются для выключения тиристорных устройств.

Выбор инвертора влияет на надежность производительности и стоимость системы PV. Ниже приведены параметры характеристик инвертора: форма выходного сигнала, эффективность преобразования мощности, номинальная мощность, входное напряжение, регулирование напряжения, защита напряжения, частота, модулирующий коэффициент мощности, реактивный ток, размер и вес, звук и радиочастотный шум, головка и переключатель измерителя; некоторые инверторы также имеют дистанционное управление зарядкой аккумулятора, Переключатель переключения нагрузки и параллельная операция. Автономные инверторы обычно производят мощность 120 В или 240 В переменного тока при частоте 50 Гц или 60 Гц при входе напряжения 12 В, 24 В, 48 В или 120 В постоянного тока.

Инверторы обычно классифицируются в соответствии с их выходными волнами: (i) квадратная волна; (ii) синусоидальная волна; и (iii) синусоидальная волна. Инверторы квадратной волны относительно недорогие, с эффективностью до 90% и более, высокими гармониками и небольшими регулировками выходного напряжения; они подходят для нагрузок импедансного типа и ламп накаливания. Синусоидные инверторы доступны в ширину выходного импульса для улучшения регулирования напряжения, эффективность до 90%, они могут использоваться для управления различными нагрузками, такими как лампы, электронное оборудование и большинство двигателей, однако они приводятся в движение двигателями из-за потери гармонической энергии и более низкой эффективности, чем инверторы синусоидальной волны. Инверторы синусоидальной волны производят сигналы переменного тока, которые не хуже тех, которые производятся большинством электронных устройств. Они могут управлять любой нагрузкой переменного тока в пределах диапазона мощности. Как правило, спецификации инвертора могут быть увеличены на 25% от расчетного значения, которое оба

Это повышает надежность работы компонента, а также позволяет незначительно увеличить нагрузку. Для небольших требований к нагрузке эффективность всех инверторов относительно низкая: когда потребность в нагрузке превышает более 50% от номинальной нагрузки, эффективность инвертора достигает номинальной эффективности (около 90%).

Вот некоторые пояснительные примечания по некоторым параметрам: ① Эффективность преобразования мощности: ее значение равно выходной мощности инвертора, деленной на входную мощность, а эффективность инвертора будет сильно варьироваться в зависимости от нагрузки. ② Входное напряжение: определяется мощностью и напряжением, требуемым нагрузкой переменного тока (постоянного) тока. Как правило, чем больше нагрузка, тем выше требуемое входное напряжение инвертора. ③ Возможность защиты от перенапряжения: большинство инверторов могут превышать номинальную мощность в течение ограниченного времени (несколько секунд), некоторые трансформаторы и двигатели переменного тока требуют в несколько раз более высокой, чем нормальная работа тока запуска (обычно также длится всего несколько секунд), требования к выбросам для этих специальных нагрузок должны быть измерены. ④ Ток покоя: это инвертор

Ток, используемый сам по себе, когда он не несет нагрузки (нет энергопотребления), этот параметр важен при длительной переноске небольшой нагрузки, когда нагрузка невелика, эффективность инвертора чрезвычайно низкая. ⑤ Регулирование напряжения: это означает разнообразие выходного напряжения. Больше систем имеют корневое среднее квадратное выходное напряжение, близкое к постоянному в большом диапазоне нагрузок. Предохранение от напряжения: инвертор будет поврежден, когда напряжение постоянного тока слишком высокое, а входное напряжение постоянного тока инвертора будет превышать номинальное значение, когда передняя ступень инвертора, батарея перегружена, например, батарея 12 В может достигать 16 В или выше после перезарядки, Которые могут повредить инвертор, подключенный к задней сцене. Так что очень необходимо контролировать состояние зарядки аккумулятора с помощью контроллера. В случае отсутствия контроллера инвертор должен иметь схему защиты от контрольных испытаний. Когда напряжение батареи выше установленного значения, схема защиты отсоединит инвертор. (7) Частота: Наша нагрузка переменного тока работает на частоте 50 Гц. Высококачественное оборудование требует точной регулировки частоты, поскольку отклонение частоты может привести к ухудшению характеристик измерителя и электронного таймера. Модуляция: очень выгодно использовать несколько инверторов в некоторых системах, которые могут быть подключены параллельно для управления различными нагрузками. Иногда ручной переключатель нагрузки используется, чтобы сделать один инвертор доступным для удовлетворения конкретных требований схемы к нагрузке, чтобы предотвратить сбой. Добавление этого переключателя повышает надежность системы. Коэффициент мощности: косинусом разности фаз между током и напряжением, генерируемым инвертором, является коэффициент мощности, который составляет 1 для нагрузок типа импеданса, но уменьшается для индуктивных нагрузок (обычно используемых в жилых системах) и иногда может быть менее 0,5.. Коэффициент мощности определяется нагрузкой, а не инвертором.

Следует отметить, что; положительный и отрицательный полюсы инвертора не должны быть перевернуты, иначе он будет сжигать соответствующие электроприборы; максимальное входное напряжение не должно превышать верхний предел номинального входного напряжения; потому что инвертор имеет определенный ток без нагрузки, Входная мощность должна быть отключена, когда она не используется; температура окружающей среды для использования обычно составляет 10 ~ 40 ℃, поэтому не проливайте воду поверх инвертора, старайтесь избегать прямых солнечных лучей, не размещайте другие объекты поверх инвертора или не закрывайте рабочий инвертор, Не используйте его вблизи легковоспламеняющихся материалов и не используйте его в местах скопления легковоспламеняющихся газов.

С технической точки зрения все еще существует разрыв между отечественными предприятиями и зарубежным передовым уровнем с точки зрения эффективности конверсии, структурного процесса, степени интеллекта, стабильности и т. Д. В настоящее время Китай находится на одном уровне с зарубежными странами в технологии инверторов малой мощности, но в инверторе с высокой мощностью, подключенном к сети, он все еще нуждается в дальнейшем улучшении и развитии.

Развитие инвертора сильно зависит от силовой электроники и технологии микроэлектроники. Технология преобразования мощности, основанная на полупроводниковой технологии и технологии обработки сигналов, позволяет различным энергетическим объектам (производство возобновляемой энергии, хранение энергии, гибкая передача и управляемая нагрузка) обеспечивать эффективное и гибкое соединение с энергосистемой, в то время как инвертор, подключенный к сети, как устройство преобразования мощности, Будет играть будущую энергосистему, основанную на технологии интеллектуальных сетей. В качестве устройства преобразования мощности подключенный к сети инвертор будет играть важную роль в будущей энергосистеме, основанной на технологии интеллектуальных сетей, и является ключевым элементом системы питания PV, подключенной к сети.. Основная функция фотоэлектрического инвертора заключается в преобразовании постоянного тока от фотоэлектрических панелей в питание переменного тока, синхронизированное с сетью. Как одна из наиболее важных форм распределенного производства электроэнергии, эффективность и качество электроэнергии фотоэлектрической

Топология и подключенный к сети метод управления током инвертора, как канал передачи энергии, являются горячими точками внимания и исследований в отрасли.

(3) Технические требования инвертора в сети PV-подключенной системе

В качестве интерфейсного устройства между модулями PV и сетью инвертор, подключенный к сети PV, должен не только преобразовывать мощность постоянного тока, излучаемую солнечной панелью, в мощность переменного тока, но также контролировать напряжение, ток, частоту и фазу выходной мощности переменного тока, и решить технические проблемы электромагнитных помех к сетке, Самозащита, раздельное управление и отслеживание максимальной мощности и передача в сеть общего пользования. Следовательно, работа фотоэлектрических установок с подключением к сети предъявляет высокие требования к инвертору.

①Инверторы имеют высокую эффективность. Эффективность преобразования будет напрямую влиять на количество энергии, вырабатываемой солнечной энергетической системой в течение ее жизненного цикла. Текущая цена солнечных элементов по-прежнему высока, поэтому для того, чтобы максимизировать эффективность солнечных модулей и максимизировать выход системы, эффективность системы должна быть улучшена, а эффективность инвертора должна быть улучшена. В зависимости от модели эффективность конверсии международных первоклассных брендов зависит от

Может достигать более 98%. Высокая мощность PV инверторов может достигать 98,7% эффективности преобразования, а максимальная мощность трекера (MPPT) эффективность может достигать 99,9%.

② Инверторы с высокой надежностью. Распределенные электростанции PV в Китае в основном используются в удаленных без присмотра областях, что затрудняет проверку и обслуживание инвертора, что требует, чтобы инвертор PV имел разумную структуру схемы, высококачественные и строгие компоненты и различные функции автоматической защиты, такие как защита от короткого замыкания на выходе переменного тока, Защита от реверсирования входной полярности постоянного тока, защита от перегрева и перегрузки и т. Д.

③ Инвертор имеет широкий диапазон входного напряжения постоянного тока и гарантированно соответствует требованиям сети. Поскольку производство фотоэлектрической энергии зависит от погодных условий, его выходное напряжение на клеммах зависит от нагрузки, интенсивности и температуры солнечного света. Хотя батарея играет важную роль в напряжении солнечных элементов, но потому, что напряжение батареи колеблется с оставшейся емкостью и внутренним сопротивлением батареи, особенно конечное напряжение батареи изменяется больше с ростом срока службы, Для чего требуется, чтобы инвертор мог нормально работать в пределах широкого входного напряжения постоянного тока и обеспечивать стабильность выходного напряжения, в то время как выходной ток не может влиять на сеть, в соответствии с требованиями к сетке.

④ В системах выработки электроэнергии PV средней и большой мощности инвертор должен выводить синусоидальную волну с меньшими искажениями. Это связано с тем, что в средних и крупных фотоэлектрических электростанциях, если используется источник питания с квадратной волной, выход будет содержать больше гармонических компонентов, а высокие гармоники принесут дополнительные потери. Многие фотоэлектрические системы производства электроэнергии загружены коммуникационным оборудованием или контрольно-измерительным оборудованием, которое предъявляет высокие требования к качеству волн. Когда фотоэлектрические электростанции средней и большой мощности работают в сети, инвертор также должен выводить синусоидальный ток, чтобы избежать загрязнения электроэнергии в сеть общего пользования.