Uit het artikel om het werkingsprincipe van fotovoltaïsche omvormers te begrijpen!

Werkingsprincipe en kenmerken Werkingsprincipe: De kern van het omvormerapparaat is het omschakelcircuit van de omvormer, kortweg het omvormercircuit genoemd. Dit circuit voltooit de functie van omvormer door de elektronische stroomschakelaar in en uit te schakelen. Kenmerken: (1) Er is een hoog rendement vereist. Vanwege de hoge prijs van zonnecellen moeten we, om het gebruik van zonnecellen te maximaliseren en de systeemefficiëntie te verbeteren, proberen de efficiëntie van de omvormer te verbeteren. (2) Hoge betrouwbaarheid is vereist. Momenteel worden fotovoltaïsche energiecentralesystemen vooral in afgelegen gebieden gebruikt. Veel elektriciteitscentrales zijn onbeheerd en worden onderhouden. Dit vereist dat omvormers een redelijke circuitstructuur hebben, een strikte componentselectie, en dat omvormers verschillende beveiligingsfuncties hebben, zoals: omgekeerde bescherming tegen DC-polariteit, kortsluitbeveiliging tegen AC-uitgang, oververhitting, overbelastingsbeveiliging, enz. (3) De ingang spanning moet een breed aanpassingsbereik hebben. Omdat de eindspanning van de zonnecel verandert met de belasting en de intensiteit van zonlicht. Vooral wanneer de batterij veroudert, varieert de klemspanning sterk. De klemspanning van een 12V-batterij kan bijvoorbeeld variëren van 10V tot 16V, waardoor de omvormer een normale werking binnen een groter DC-ingangsspanningsbereik moet garanderen.

Classificatie van fotovoltaïsche omvormers Er zijn veel methoden voor de classificatie van omvormers, bijvoorbeeld: afhankelijk van het aantal fasen van de wisselspanning van de omvormeruitgang, kan deze worden onderverdeeld in eenfasige omvormers en driefasige omvormers; volgens de halfgeleiderapparaten die in de omvormer worden gebruikt, kunnen verschillende typen worden onderverdeeld in transistoromvormers, thyristoromvormers en uitschakelthyristoromvormers. Volgens het principe van het invertercircuit kan het worden onderverdeeld in een zelfopgewekte oscillatie-inverter, een getrapte golfsuperpositie-inverter en een pulsbreedtemodulatie-inverter. Volgens de toepassing in netgekoppeld systeem of off-grid systeem, kan het worden onderverdeeld in netgekoppelde omvormer en off-grid omvormer. Om de selectie van omvormers voor fotovoltaïsche gebruikers te vergemakkelijken, is de classificatie alleen gebaseerd op de verschillende toepasselijke gelegenheden van de omvormers.

1. Gecentraliseerde inverter Gecentraliseerde invertertechnologie is dat verschillende parallelle fotovoltaïsche strings zijn verbonden met het DC-ingangseinde van dezelfde gecentraliseerde inverter. Over het algemeen worden driefasige IGBT-vermogensmodules gebruikt voor hoog vermogen en het gebruik van Field-effecttransistor met laag vermogen, terwijl de DSP-conversiecontroller wordt gebruikt om de kwaliteit van de opgewekte elektrische energie te verbeteren, waardoor deze zeer dicht bij de sinusgolfstroom komt. algemeen gebruikt in het systeem van grote fotovoltaïsche energiecentrales (>10kW). Het grootste kenmerk is het hoge vermogen en de lage kosten van het systeem. Omdat de uitgangsspanning en stroom van verschillende fotovoltaïsche snaren echter vaak niet volledig op elkaar zijn afgestemd (vooral wanneer de fotovoltaïsche snaren gedeeltelijk gearceerd zijn als gevolg van bewolking, schaduw, vlekken, enz.), wordt gecentraliseerde inversie toegepast. De veranderingsmethode zal leiden tot een afname van de efficiëntie van het omvormerproces en een afname van de energie van de elektriciteitsgebruikers. Tegelijkertijd wordt de betrouwbaarheid van de energieopwekking van het gehele fotovoltaïsche systeem beïnvloed door de slechte werkstatus van een fotovoltaïsche eenheidsgroep. De nieuwste onderzoeksrichting is het gebruik van ruimtevectormodulatiecontrole en de ontwikkeling van nieuwe invertertopologieverbindingen om een hoog rendement te verkrijgen onder gedeeltelijke belastingsomstandigheden.

2. Stringomvormers Stringomvormers zijn gebaseerd op het modulaire concept. Elke fotovoltaïsche string (1-5kw) gaat door een inverter en heeft max. power peak tracking aan het DC-uiteinde. Parallel- en netaansluiting is de populairste omvormer op de internationale markt geworden. Veel grote fotovoltaïsche energiecentrales gebruiken stringomvormers. Het voordeel is dat het niet wordt beïnvloed door moduleverschillen en schaduwen tussen snaren, en tegelijkertijd de mismatch tussen het betere werkpunt van de fotovoltaïsche module en de inverter vermindert, waardoor de energieopwekking toeneemt. Deze technische voordelen verlagen niet alleen de kosten van het systeem, maar verhogen ook de betrouwbaarheid van het systeem. Tegelijkertijd wordt het concept van "master-slave" tussen de snaren geïntroduceerd, waardoor het systeem verschillende PV-snaren met elkaar verbindt en een of meer ervan laat werken wanneer een enkele reeks elektrische energie geen enkele omvormer kan laten werken. , Om meer elektriciteit te produceren. Het nieuwste concept is dat meerdere omvormers een "team" vormen ter vervanging van het "master-slave" concept, wat de betrouwbaarheid van het systeem een stap verder brengt. Momenteel hebben transformatorloze stringomvormers de gids overgenomen.

3. Micro-omvormer In het traditionele PV-systeem zal de DC-ingangsklem van elke stringomvormer in serie worden aangesloten door ongeveer 10 fotovoltaïsche panelen. Wanneer een van de 10 in serie geschakelde panelen niet goed werkt, wordt deze string beïnvloed. Als de omvormer dezelfde MPPT gebruikt voor meerdere ingangen, zal ook elke ingang worden beïnvloed, waardoor de efficiëntie van de energieopwekking aanzienlijk wordt verminderd. In praktische toepassingen zullen verschillende beschuttende factoren zoals wolken, bomen, schoorstenen, dieren, stof, ijs en sneeuw de bovengenoemde factoren veroorzaken, en de situatie komt zeer vaak voor. In het PV-systeem van de micro-omvormer is elk paneel aangesloten op een micro-omvormer. Wanneer een van de panelen niet goed werkt, zal alleen deze worden beïnvloed. Alle andere fotovoltaïsche panelen zullen in de betere werkende staat werken, waardoor het totale systeem efficiënter wordt en meer stroom wordt gegenereerd. Als de stringomvormer in praktische toepassingen uitvalt, zullen de panelen van enkele kilowatt hierdoor niet functioneren en is de impact van het falen van de micro-omvormer vrij klein.

4. Power optimizer De installatie van een power optimizer (OptimizEr) in het zonne-energieopwekkingssysteem kan de conversie-efficiëntie aanzienlijk verbeteren en de omvormerfunctie (Inverter) vereenvoudigen om de kosten te verlagen. Om een slim systeem voor de opwekking van zonne-energie te realiseren, kan de optimalisator van het apparaatvermogen ervoor zorgen dat elke zonnecel de betere prestaties levert en op elk moment de status van het batterijverbruik bewaken. De power optimizer is een apparaat tussen het energieopwekkingssysteem en de omvormer. De belangrijkste taak is het vervangen van de originele, betere power point-trackingfunctie van de omvormer. De power optimizer maakt gebruik van analogie om zeer snelle betere power point tracking scans uit te voeren door het circuit te vereenvoudigen en een enkele zonnecel komt overeen met een power optimizer, zodat elke zonnecel inderdaad de betere power point tracking kan bereiken. Bovendien kunt u ook de batterijstatus altijd en overal door een communicatiechip in te voegen, problemen in realtime melden en laat relevant personeel ze zo snel mogelijk repareren. De functie van de fotovoltaïsche omvormer De omvormer heeft niet alleen de functie van direct-naar-ac conversie, maar heeft ook de functie van max. de prestaties van de zonnecel en de functie van systeemstoringsbeveiliging. Samenvattend zijn er automatische bedienings- en uitschakelfuncties, maximale vermogensvolgcontrolefunctie, anti-single-bedieningsfunctie (voor netgekoppeld systeem), automatische spanningsaanpassingsfunctie (voor netgekoppeld systeem), DC-detectiefunctie (voor netgekoppeld systeem), DC-aardingsdetectiefunctie (voor netgekoppeld systeem). Hier is een korte introductie over de automatische bedienings- en uitschakelfuncties en de maximale controlefunctie voor het volgen van de stroom.

(1) Automatische werking en uitschakelfunctie Na zonsopgang in de ochtend neemt de intensiteit van de zonnestraling geleidelijk toe, en neemt ook de output van de zonnebatterij toe. Wanneer het door de omvormer benodigde uitgangsvermogen wordt bereikt, begint de omvormer automatisch te werken. Na inbedrijfstelling zal de omvormer te allen tijde de output van de zonnecelcomponenten monitoren. Zolang het uitgangsvermogen van de zonnecelcomponenten groter is dan het uitgangsvermogen dat de omvormer nodig heeft, blijft de omvormer draaien; het stopt tot zonsondergang, zelfs als het bewolkt of regenachtig is. De omvormer kan ook worden bediend. Wanneer de uitgang van de zonnecelmodule kleiner wordt en de uitgang van de inverter 0 nadert, komt de inverter in een standby-toestand.

(2) Maximale vermogensvolgcontrolefunctie De output van de zonnecelmodule varieert met de intensiteit van de zonnestraling en de temperatuur van de zonnecelmodule zelf (chiptemperatuur). Omdat de zonnecelmodule de eigenschap heeft dat de spanning afneemt met de toename van de stroom, is er bovendien een beter werkpunt dat het maximale vermogen kan verkrijgen. De intensiteit van de zonnestraling verandert, en uiteraard verandert ook het betere werkingspunt. Ten opzichte van deze veranderingen bevindt het werkpunt van de zonnecelmodule zich altijd op het maximale vermogenspunt en verkrijgt het systeem altijd het maximale vermogen van de zonnecelmodule. Dit soort controle is de max. macht het volgen controle. Het grootste kenmerk van de omvormer die wordt gebruikt in het zonne-energieopwekkingssysteem is dat deze de functie van Maximum Power Point Tracking (MPPT) omvat.

De belangrijkste technische indicatoren van fotovoltaïsche omvormers

1. De stabiliteit van de uitgangsspanning In een fotovoltaïsch systeem wordt de elektrische energie die door de zonnecel wordt opgewekt als eerste opgeslagen door de batterij, en vervolgens omgezet in 220V of 380V wisselstroom via de omvormer. De batterij wordt echter beïnvloed door het eigen opladen en ontladen, en de uitgangsspanning varieert sterk. Zo kan de nominale 12V-batterij variëren van 10,8 tot 14,4V (overschrijding van dit bereik kan schade aan de batterij veroorzaken). Voor een gekwalificeerde omvormer mag, wanneer de spanning van de ingangsterminal binnen dit bereik verandert, de verandering in de stabiele uitgangsspanning Plusmn niet overschrijden; 5% van de nominale waarde. Tegelijkertijd, wanneer de belasting plotseling verandert, mag de afwijking van de uitgangsspanning niet groter zijn dan ± 10% van de nominale waarde.

2. Golfvormvervorming van de uitgangsspanning Voor sinusgolfomvormers moet de max. toegestane golfvormvervorming (of harmonische inhoud) moet worden gespecificeerd. Gewoonlijk uitgedrukt door de totale golfvormvervorming van de uitgangsspanning, mag de waarde ervan niet hoger zijn dan 5% (eenfasige uitvoer staat 10% toe). Omdat de harmonische stroom van hoge orde die door de omvormer wordt afgegeven extra verliezen zal veroorzaken, zoals wervelstromen op de inductieve belasting, zal de vervorming van de invertergolfvorm, als deze te groot is, ernstige verwarming van de belastingscomponenten veroorzaken, wat niet bevorderlijk is voor de veiligheid van elektrische apparatuur en heeft ernstige gevolgen voor de werkingsefficiëntie van het systeem. 3. Nominale uitgangsfrequentie Voor belastingen die motoren omvatten, zoals wasmachines, koelkasten, enz., omdat het betere frequentiewerkpunt van de motor 50Hz is, zal een te hoge of te lage frequentie ervoor zorgen dat de apparatuur opwarmt, waardoor de bedrijfsefficiëntie en de levensduur van het systeem. Daarom moet de uitgangsfrequentie van de omvormer een relatief stabiele waarde zijn, gewoonlijk 50Hz, en de afwijking ervan moet binnen Plusmn liggen; l% onder normale werkomstandigheden.

4. De belastingsvermogensfactor vertegenwoordigt het vermogen van de omvormer om inductieve of capacitieve belastingen te dragen. De belastingsvermogensfactor van de sinusomvormer is 0,7 tot 0,9 en de nominale waarde is 0,9. Bij een bepaald belastingsvermogen zal, als de arbeidsfactor van de omvormer laag is, de capaciteit van de benodigde omvormer toenemen. Enerzijds zullen de kosten stijgen en zal het schijnbare vermogen van het wisselstroomcircuit van het fotovoltaïsche systeem toenemen. Naarmate de stroom toeneemt, zullen de verliezen onvermijdelijk toenemen en zal de systeemefficiëntie ook afnemen.

5. Omvormerefficiëntie Het rendement van een omvormer verwijst naar de verhouding tussen zijn uitgangsvermogen en zijn ingangsvermogen onder gespecificeerde werkomstandigheden, uitgedrukt als een percentage. Over het algemeen verwijst het nominale rendement van een fotovoltaïsche omvormer naar een puur resistieve belasting. , Efficiëntie bij 80% belasting. Omdat de totale kosten van het fotovoltaïsche systeem relatief hoog zijn, moet de efficiëntie van de fotovoltaïsche omvormer worden gemaximaliseerd, moeten de systeemkosten worden verlaagd en moeten de kostenprestaties van het fotovoltaïsche systeem worden verbeterd. Momenteel ligt het nominale rendement van reguliere omvormers tussen 80% en 95%, en het rendement van omvormers met laag vermogen moet niet minder dan 85% bedragen. In het eigenlijke ontwerpproces van het fotovoltaïsche systeem moet niet alleen de hoogrenderende omvormer worden geselecteerd, maar moet ook de redelijke configuratie van het systeem worden aangenomen om de belasting van het fotovoltaïsche systeem zoveel mogelijk in de buurt van het betere efficiëntiepunt te laten werken.

6. Nominale uitgangsstroom (of nominale uitgangscapaciteit)

Geeft de nominale uitgangsstroom van de omvormer aan binnen het gespecificeerde bereik van de belastingsvermogensfactor. Sommige inverterproducten geven de nominale uitgangscapaciteit weer en de eenheid wordt uitgedrukt in VA of kVA. De nominale capaciteit van de omvormer is wanneer de uitgangsvermogensfactor 1 is (dwz zuivere weerstandsbelasting), de nominale uitgangsspanning het product is van de nominale uitgangsstroom. 7. Beschermingsmaatregelen Een omvormer met uitstekende prestaties moet ook volledige beveiligingsfuncties of -maatregelen hebben om tijdens feitelijk gebruik met verschillende abnormale situaties om te gaan, om zo de omvormer zelf en andere componenten van het systeem tegen schade te beschermen. (1) Beschermer voor ingangsonderspanning: Wanneer de ingangsspanning lager is dan 85% van de nominale spanning, moet de omvormer worden beschermd en weergegeven. (2) Beschermer voor ingangsoverspanning: Wanneer de ingangsspanning hoger is dan 130% van de nominale spanning, moet de omvormer worden beschermd en weergegeven. (3) Overstroombeveiliging: De overstroombeveiliging van de omvormer moet in staat zijn om tijdig in actie te komen wanneer de belasting kortgesloten is of de stroom de toegestane waarde overschrijdt om deze te beschermen tegen stroomstootschade. Wanneer de werkstroom meer dan 150% van de nominale waarde bedraagt, moet de omvormer automatisch kunnen beschermen. (4) De actietijd van de omvormer kortsluitbeveiliging van de uitgangssnelkuitbeschermer mag niet meer dan 0,5s bedragen. (5) Bescherming tegen omgekeerde verbinding van de invoer: Wanneer de positieve en negatieve ingangsklemmen omgekeerd zijn aangesloten, moet de omvormer een beveiligingsfunctie en weergave hebben. (6) Bliksembeveiliging: De omvormer moet bliksembeveiliging hebben.

(7) Bescherming tegen overtemperatuur, enz. Bovendien moet de omvormer voor omvormers zonder spanningsstabilisatiemaatregelen ook voorzien zijn van beschermingsmaatregelen tegen overspanning om de belasting te beschermen tegen overspanning. 8. De startkarakteristieken vertegenwoordigen het vermogen van de omvormer om te beginnen met belasting en de prestaties ervan tijdens dynamisch gebruik. De omvormer moet gegarandeerd betrouwbaar starten onder nominale belasting. 9. Lawaai: Transformatoren, filterinductoren, elektromagnetische schakelaars, ventilatoren en andere componenten in elektronische apparatuur zullen ruis genereren. Wanneer de omvormer in normaal bedrijf is, zou zijn lawaai niet 80dB moeten overschrijden, en het lawaai van een kleine omvormer zou niet 65dB moeten overschrijden. Selectievaardigheden Bij de selectie van omvormers moet in de eerste plaats worden overwogen dat ze over voldoende nominale capaciteit beschikken om te voldoen aan de eisen van de apparatuur voor elektrisch vermogen onder de maximale belasting. Voor een omvormer met één apparaat als belasting is de selectie van de nominale capaciteit relatief eenvoudig. Wanneer de elektrische apparatuur een zuivere weerstandsbelasting is of de arbeidsfactor groter is dan 0,9, wordt de nominale capaciteit van de omvormer gekozen op 1,1 tot 1,15 keer de capaciteit van de elektrische apparatuur. Tegelijkertijd moet de omvormer ook de mogelijkheid hebben om weerstand te bieden aan de impact van capacitieve en inductieve belastingen. Voor algemene inductieve belastingen, zoals motoren, koelkasten, airconditioners, wasmachines, waterpompen met hoog vermogen, enz., bij het starten, kan het momentane vermogen 5-6 keer het nominale vermogen zijn. Op dit moment zal de omvormer een grote onmiddellijke stroomsterkte verdragen. piek. Voor dergelijke systemen moet de nominale capaciteit van de omvormer voldoende marge hebben om ervoor te zorgen dat de belasting betrouwbaar kan worden gestart, en dat de krachtige omvormer vele malen bij volledige belasting kan worden gestart zonder de stroomapparaten te beschadigen. Voor zijn eigen veiligheid moeten kleine omvormers soms een zachte start of stroombegrenzende start gebruiken. Installatievoorzorgsmaatregelen en onderhoud

1. Controleer vóór installatie of de omvormer beschadigd is tijdens transport.

2. Bij de keuze van de installatielocatie moet ervoor worden gezorgd dat er geen interferentie is van andere elektronische apparatuur in de omgeving.

3. Voordat u elektrische aansluitingen maakt, moet u ondoorzichtige materialen gebruiken om de fotovoltaïsche panelen af te dekken of de gelijkstroomstroomonderbreker los te koppelen. Blootstelling aan zonlicht, fotovoltaïsche arrays zullen gevaarlijke spanningen genereren.

4. Alle installatiewerkzaamheden mogen uitsluitend door professioneel en technisch personeel worden uitgevoerd.

5. De kabels die in het energieopwekkingssysteem van het fotovoltaïsche systeem worden gebruikt, moeten stevig zijn aangesloten, goed geïsoleerd en van passende specificaties zijn voorzien. Ontwikkelingstrend Voor zonne-omvormers is het verbeteren van de conversie-efficiëntie van energie een eeuwig onderwerp, maar wanneer de efficiëntie van het systeem steeds hoger wordt en ook de 100% nadert, zullen verdere efficiëntieverbeteringen gepaard gaan met lagere kostenprestaties. Daarom zal het handhaven van een hoge efficiëntie en het behouden van een goed prijsconcurrentievermogen momenteel een belangrijk onderwerp zijn. Vergeleken met de inspanningen om de efficiëntie van omvormers te verbeteren, wordt de manier waarop de efficiëntie van het gehele omvormersysteem kan worden verbeterd geleidelijk een ander belangrijk probleem voor zonne-energiesystemen. Wanneer in een zonnepaneel een gedeeltelijke schaduw van 2 ~ 3% van het gebied verschijnt, zal er voor een omvormer met een MPPT-functie, wanneer het uitgangsvermogen van het systeem slecht is, zelfs een vermogensdaling van ongeveer 20% optreden! Om zich beter aan te passen aan situaties als deze, is het zeer effectief om één-op-één MPPT- of meerdere MPPT-besturingsfuncties te gebruiken voor enkele of gedeeltelijke zonnepanelen. Omdat het omvormersysteem zich in de staat van netgekoppelde werking bevindt, zal de lekkage van het systeem naar de grond ernstige veiligheidsproblemen veroorzaken; bovendien worden, om de efficiëntie van het systeem te verbeteren, meer zonnepanelen in serie geschakeld om een hoge gelijkstroomuitgangsspanning te vormen; Vanwege het optreden van abnormale omstandigheden tussen de elektroden, het is gemakkelijk om een DC boog te produceren. Door de hoge gelijkspanning is het erg moeilijk om de boog te doven en is het zeer eenvoudig om brand te veroorzaken. Met de wijdverbreide toepassing van zonne-omvormersystemen zullen systeemveiligheidsproblemen ook een belangrijk onderdeel zijn van de omvormertechnologie. Bovendien luidt het energiesysteem smart ⁇ in

De snelle ontwikkeling en popularisering van elektriciteitsnettechnologie. Een groot aantal zonne- en andere nieuwe energie-energiesystemen zijn op het elektriciteitsnet aangesloten, wat nieuwe technische uitdagingen met zich meebrengt voor de stabiliteit van het slimme elektriciteitsnet. Het ontwerpen van een omvormersysteem dat sneller, nauwkeuriger en intelligenter compatibel kan zijn met slimme netwerken zal in de toekomst een noodzakelijke voorwaarde worden voor zonne-omvormersystemen.

Over het algemeen wordt de ontwikkeling van invertertechnologie ontwikkeld met de ontwikkeling van vermogenselektronicatechnologie, micro-elektronische technologie en moderne besturingstheorie. Met het verstrijken van de tijd ontwikkelt de invertertechnologie zich in de richting van een hogere frequentie, een hoger vermogen, een hoger rendement en een kleiner volume.