Η αρχή λειτουργίας του μετατροπέα:
Ο πυρήνας της συσκευής του μετατροπέα είναι το κύκλωμα διακόπτη μετατροπέα, το οποίο αναφέρεται εν συντομία ως κύκλωμα μετατροπέα.Το κύκλωμα ολοκληρώνει τη λειτουργία του μετατροπέα ενεργοποιώντας και απενεργοποιώντας τον ηλεκτρονικό διακόπτη ισχύος.
Χαρακτηριστικά:
(1) Απαιτείται υψηλή απόδοση.
Λόγω της υψηλής τιμής των ηλιακών κυψελών επί του παρόντος, προκειμένου να μεγιστοποιήσουμε τη χρήση των ηλιακών κυψελών και να βελτιώσουμε την απόδοση του συστήματος, πρέπει να προσπαθήσουμε να βελτιώσουμε την απόδοση του μετατροπέα.
(2) Απαιτείται υψηλή αξιοπιστία.
Επί του παρόντος, το σύστημα φωτοβολταϊκών σταθμών παραγωγής ενέργειας χρησιμοποιείται κυρίως σε απομακρυσμένες περιοχές και πολλοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής δεν επιτηρούνται και συντηρούνται, γεγονός που απαιτεί από τον μετατροπέα να έχει μια λογική δομή κυκλώματος, αυστηρή επιλογή εξαρτημάτων και απαιτεί από τον μετατροπέα να έχει διάφορες λειτουργίες προστασίας, όπως π. όπως: προστασία αντίστροφης πολικότητας εισόδου DC, προστασία βραχυκυκλώματος εξόδου AC, υπερθέρμανση, προστασία υπερφόρτωσης κ.λπ.
(3) Η τάση εισόδου απαιτείται για να έχει μεγαλύτερο εύρος προσαρμογής.
Επειδή η τερματική τάση του ηλιακού κυττάρου ποικίλλει ανάλογα με το φορτίο και την ένταση του ηλιακού φωτός.Ειδικά όταν η μπαταρία γερνάει, η τάση τερματικού της ποικίλλει πολύ.Για παράδειγμα, για μια μπαταρία 12 V, η τάση ακροδεκτών της μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 10 V και 16 V, γεγονός που απαιτεί ο μετατροπέας να λειτουργεί κανονικά εντός ενός μεγάλου εύρους τάσης εισόδου DC.
Ταξινόμηση φωτοβολταϊκών μετατροπέων:
Υπάρχουν πολλοί τρόποι ταξινόμησης μετατροπέων.Για παράδειγμα, ανάλογα με τον αριθμό των φάσεων της τάσης εναλλασσόμενου ρεύματος εξόδου από τον μετατροπέα, μπορεί να χωριστεί σε μονοφασικούς μετατροπείς και τριφασικούς μετατροπείς.Χωρίζεται σε μετατροπείς τρανζίστορ, μετατροπείς θυρίστορ και μετατροπείς θυρίστορ απενεργοποίησης.Σύμφωνα με την αρχή του κυκλώματος του μετατροπέα, μπορεί επίσης να χωριστεί σε μετατροπέα αυτοδιέγερσης ταλάντωσης, μετατροπέα βαθμιδωτής υπέρθεσης κύματος και μετατροπέα διαμόρφωσης πλάτους παλμού.Σύμφωνα με την εφαρμογή σε σύστημα συνδεδεμένο στο δίκτυο ή σύστημα εκτός δικτύου, μπορεί να χωριστεί σε μετατροπέα συνδεδεμένο στο δίκτυο και μετατροπέα εκτός δικτύου.Προκειμένου να διευκολυνθούν οι χρήστες οπτοηλεκτρονικών να επιλέξουν μετατροπείς, εδώ μόνο οι μετατροπείς ταξινομούνται σύμφωνα με τις διαφορετικές ισχύουσες περιπτώσεις.
1. Κεντρικός μετατροπέας
Η τεχνολογία του κεντρικού μετατροπέα είναι ότι πολλές παράλληλες φωτοβολταϊκές σειρές συνδέονται στην είσοδο DC του ίδιου κεντρικού μετατροπέα.Γενικά, οι τριφασικές μονάδες ισχύος IGBT χρησιμοποιούνται για υψηλή ισχύ και τα τρανζίστορ εφέ πεδίου για χαμηλή ισχύ.Το DSP μετατρέπει τον ελεγκτή για να βελτιώσει την ποιότητα της παραγόμενης ισχύος, καθιστώντας τον πολύ κοντά σε ρεύμα ημιτονοειδούς κύματος, που χρησιμοποιείται συνήθως σε συστήματα μεγάλων φωτοβολταϊκών σταθμών (>10 kW).Το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό είναι ότι η ισχύς του συστήματος είναι υψηλή και το κόστος χαμηλό, αλλά επειδή η τάση εξόδου και το ρεύμα διαφορετικών στοιχειοσειρών ΦΒ συχνά δεν ταιριάζουν πλήρως (ειδικά όταν οι στοιχειοσειρές ΦΒ είναι μερικώς μπλοκαρισμένες λόγω θολότητας, σκιάς, λεκέδων , κ.λπ.), υιοθετείται ο κεντρικός μετατροπέας.Η αλλαγή του τρόπου θα οδηγήσει σε μείωση της απόδοσης της διαδικασίας μετατροπέα και μείωση της ενέργειας των χρηστών ηλεκτρικής ενέργειας.Ταυτόχρονα, η αξιοπιστία παραγωγής ενέργειας ολόκληρου του φωτοβολταϊκού συστήματος επηρεάζεται από την κακή κατάσταση λειτουργίας μιας ομάδας φωτοβολταϊκών μονάδων.Η πιο πρόσφατη ερευνητική κατεύθυνση είναι η χρήση του ελέγχου διαμόρφωσης διανυσμάτων χώρου και η ανάπτυξη νέας τοπολογικής σύνδεσης μετατροπέων για την επίτευξη υψηλής απόδοσης υπό συνθήκες μερικού φορτίου.
2. Μετατροπέας στοιχειοσειρών
Ο μετατροπέας στοιχειοσειρών βασίζεται στην αρθρωτή ιδέα.Κάθε φωτοβολταϊκή στοιχειοσειρά (1-5 kw) διέρχεται από έναν μετατροπέα, έχει τη μέγιστη ανίχνευση αιχμής ισχύος στην πλευρά DC και συνδέεται παράλληλα στην πλευρά AC.Ο πιο δημοφιλής μετατροπέας της αγοράς.
Πολλοί μεγάλοι φωτοβολταϊκοί σταθμοί χρησιμοποιούν μετατροπείς στοιχειοσειρών.Το πλεονέκτημα είναι ότι δεν επηρεάζεται από τις διαφορές των μονάδων και τη σκίαση μεταξύ των στοιχειοσειρών και ταυτόχρονα μειώνει την αναντιστοιχία μεταξύ του βέλτιστου σημείου λειτουργίας των φωτοβολταϊκών μονάδων και του μετατροπέα, αυξάνοντας έτσι την παραγωγή ενέργειας.Αυτά τα τεχνικά πλεονεκτήματα όχι μόνο μειώνουν το κόστος του συστήματος, αλλά αυξάνουν και την αξιοπιστία του συστήματος.Ταυτόχρονα, εισάγεται η έννοια «κύριος-σκλάβος» μεταξύ των στοιχειοσειρών, έτσι ώστε το σύστημα να μπορεί να συνδέσει πολλές ομάδες φωτοβολταϊκών στοιχειοσειρών μεταξύ τους και να αφήσει μία ή περισσότερες από αυτές να λειτουργήσουν υπό την προϋπόθεση ότι μια ενιαία σειρά ενέργειας δεν μπορεί να δημιουργήσει λειτουργεί ένας μόνο μετατροπέας., παράγοντας έτσι περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια.
Η πιο πρόσφατη ιδέα είναι ότι αρκετοί μετατροπείς σχηματίζουν μια «ομάδα» μεταξύ τους αντί για την έννοια «κύριος-σκλάβος», γεγονός που κάνει την αξιοπιστία του συστήματος ένα βήμα παραπέρα.Επί του παρόντος, κυριαρχούν οι μετατροπείς στοιχειοσειρών χωρίς μετασχηματιστή.
3. Micro inverter
Σε ένα παραδοσιακό φωτοβολταϊκό σύστημα, το άκρο εισόδου DC κάθε μετατροπέα στοιχειοσειρών συνδέεται σε σειρά με περίπου 10 φωτοβολταϊκά πάνελ.Όταν 10 πίνακες συνδέονται σε σειρά, εάν ένα δεν λειτουργεί καλά, αυτή η συμβολοσειρά θα επηρεαστεί.Εάν το ίδιο MPPT χρησιμοποιείται για πολλαπλές εισόδους του μετατροπέα, θα επηρεαστούν επίσης όλες οι είσοδοι, μειώνοντας σημαντικά την απόδοση παραγωγής ενέργειας.Σε πρακτικές εφαρμογές, διάφοροι παράγοντες απόφραξης όπως σύννεφα, δέντρα, καμινάδες, ζώα, σκόνη, πάγος και χιόνι θα προκαλέσουν τους παραπάνω παράγοντες και η κατάσταση είναι πολύ συνηθισμένη.Στο Φ/Β σύστημα του μικρο-μετατροπέα, κάθε πίνακας συνδέεται με έναν μικρο-μετατροπέα.Όταν ένα από τα πάνελ αποτυγχάνει να λειτουργήσει καλά, μόνο αυτό το πλαίσιο θα επηρεαστεί.Όλα τα άλλα φωτοβολταϊκά πάνελ θα λειτουργούν βέλτιστα, καθιστώντας το συνολικό σύστημα πιο αποδοτικό και παράγοντας περισσότερη ισχύ.Σε πρακτικές εφαρμογές, εάν ο μετατροπέας στοιχειοσειράς αποτύχει, θα προκαλέσει αστοχία πολλών κιλοβάτ ηλιακών συλλεκτών, ενώ η επίπτωση της βλάβης του μικρο-μετατροπέα είναι αρκετά μικρή.
4. Βελτιστοποιητής ισχύος
Η εγκατάσταση ενός βελτιστοποιητή ισχύος σε ένα σύστημα παραγωγής ηλιακής ενέργειας μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση μετατροπής και να απλοποιήσει τις λειτουργίες του μετατροπέα για τη μείωση του κόστους.Προκειμένου να υλοποιηθεί ένα έξυπνο σύστημα παραγωγής ηλιακής ενέργειας, το εργαλείο βελτιστοποίησης ισχύος της συσκευής μπορεί πραγματικά να κάνει κάθε ηλιακή κυψέλη να αποδίδει την καλύτερη απόδοση και να παρακολουθεί την κατάσταση κατανάλωσης της μπαταρίας ανά πάσα στιγμή.Ο βελτιστοποιητής ισχύος είναι μια συσκευή μεταξύ του συστήματος παραγωγής ενέργειας και του μετατροπέα και το κύριο καθήκον του είναι να αντικαταστήσει την αρχική λειτουργία παρακολούθησης βέλτιστου σημείου ισχύος του μετατροπέα.Ο βελτιστοποιητής ισχύος εκτελεί εξαιρετικά γρήγορη σάρωση παρακολούθησης βέλτιστων σημείων ισχύος κατ' αναλογία απλοποιώντας το κύκλωμα και ένα μόνο ηλιακό κύτταρο αντιστοιχεί σε ένα βελτιστοποιητή ισχύος, έτσι ώστε κάθε ηλιακή κυψέλη να μπορεί πραγματικά να επιτύχει τη βέλτιστη παρακολούθηση σημείου ισχύος. Επιπλέον, η κατάσταση της μπαταρίας μπορεί να είναι παρακολουθείται οποτεδήποτε και οπουδήποτε εισάγοντας ένα τσιπ επικοινωνίας και το πρόβλημα μπορεί να αναφερθεί αμέσως ώστε το αρμόδιο προσωπικό να το επισκευάσει το συντομότερο δυνατό.
Η λειτουργία του φωτοβολταϊκού μετατροπέα
Ο μετατροπέας δεν έχει μόνο τη λειτουργία της μετατροπής DC-AC, αλλά έχει επίσης τη λειτουργία της μεγιστοποίησης της απόδοσης του ηλιακού στοιχείου και τη λειτουργία προστασίας από σφάλματα συστήματος.Συνοψίζοντας, υπάρχουν λειτουργίες αυτόματης λειτουργίας και τερματισμού λειτουργίας, λειτουργία ελέγχου παρακολούθησης μέγιστης ισχύος, λειτουργία αντι-ανεξάρτητης λειτουργίας (για σύστημα συνδεδεμένο στο δίκτυο), λειτουργία αυτόματης ρύθμισης τάσης (για σύστημα συνδεδεμένο στο δίκτυο), λειτουργία ανίχνευσης DC (για δίκτυο- συνδεδεμένο σύστημα), Λειτουργία ανίχνευσης γείωσης DC (για συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο).Ακολουθεί μια σύντομη εισαγωγή στις λειτουργίες αυτόματης λειτουργίας και τερματισμού λειτουργίας και στη λειτουργία ελέγχου παρακολούθησης μέγιστης ισχύος.
(1) Αυτόματη λειτουργία και λειτουργία διακοπής
Μετά την ανατολή του ηλίου το πρωί, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας αυξάνεται σταδιακά και η παραγωγή του ηλιακού στοιχείου αυξάνεται επίσης.Όταν επιτευχθεί η απαιτούμενη ισχύς εξόδου από τον μετατροπέα, ο μετατροπέας αρχίζει να λειτουργεί αυτόματα.Αφού τεθεί σε λειτουργία, ο μετατροπέας θα παρακολουθεί συνεχώς την έξοδο της μονάδας ηλιακής κυψέλης.Όσο η ισχύς εξόδου της μονάδας ηλιακής κυψέλης είναι μεγαλύτερη από την ισχύ εξόδου που απαιτείται για τη λειτουργία του μετατροπέα, ο μετατροπέας θα συνεχίσει να λειτουργεί.θα σταματήσει με τη δύση του ηλίου, ακόμα κι αν έχει συννεφιά και βροχή.Ο μετατροπέας μπορεί επίσης να λειτουργήσει.Όταν η έξοδος της μονάδας ηλιακής κυψέλης γίνει μικρότερη και η έξοδος του μετατροπέα είναι κοντά στο 0, ο μετατροπέας θα σχηματίσει κατάσταση αναμονής.
(2) Λειτουργία ελέγχου παρακολούθησης μέγιστης ισχύος
Η έξοδος μιας μονάδας ηλιακής κυψέλης ποικίλλει ανάλογα με την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και τη θερμοκρασία της ίδιας της μονάδας ηλιακής κυψέλης (θερμοκρασία τσιπ).Επιπλέον, δεδομένου ότι η μονάδα ηλιακής κυψέλης έχει το χαρακτηριστικό ότι η τάση μειώνεται με την αύξηση του ρεύματος, υπάρχει ένα βέλτιστο σημείο λειτουργίας όπου μπορεί να επιτευχθεί η μέγιστη ισχύς.Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας αλλάζει και προφανώς αλλάζει και το βέλτιστο σημείο εργασίας.Σε σχέση με αυτές τις αλλαγές, το σημείο λειτουργίας της μονάδας ηλιακής κυψέλης βρίσκεται πάντα στο σημείο μέγιστης ισχύος και το σύστημα λαμβάνει πάντα τη μέγιστη ισχύ εξόδου από τη μονάδα ηλιακής κυψέλης.Αυτός ο έλεγχος είναι ο έλεγχος παρακολούθησης μέγιστης ισχύος.Το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό των μετατροπέων για συστήματα ηλιακής ενέργειας είναι ότι περιλαμβάνουν τη λειτουργία παρακολούθησης σημείου μέγιστης ισχύος (MPPT).
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-26-2022
