Укратко, радни процес фотонапонског претварача може се поделити у три основне фазе:прикупљање и оптимизација снаге, ДЦ-АЦ конверзија, игрид-повезан/искључен-прилагођавање мреже. Следи детаљан преглед из перспективе основних принципа, основних модула и кључних технологија:
И. Основни радни циљеви
Излазне карактеристике ПВ модула су веома подложне осветљењу и температури, представљајући нелинеарну везу између излазног напона и струје. Штавише, директно генерисана једносмерна струја не може се директно повезати на електричну мрежу или покретати конвенционална оптерећења наизменичном струјом. Према томе, претварач треба да постигне два основна циља:
Максимизирајте излазну снагу: Пратите тачку максималне излазне снаге фотонапонских модула у реалном времену путем МППТ технологије да бисте што је више могуће побољшали ефикасност производње енергије.
Таласни облик и синхронизација: Претворите једносмерну струју у синусоидну наизменичну струју која испуњава стандарде мреже (са конзистентним напоном, фреквенцијом и фазом са електричном мрежом) да бисте обезбедили -безбедност у вези са мрежом или стабилан рад ван{1}}оптерећења.
ИИ. Основни радни процес фотонапонских претварача
Узимајући најчешћемрежни{0}}повезани фотонапонски претварачина пример, целокупни радни процес се може поделити у четири корака:
Корак 1: ДЦ улаз и филтрирање (ДЦ-бодна обрада)
Излазна једносмерна снага серијски/паралелно-повезаних ПВ модула није апсолутно стабилна, са таласима напона и струјним флуктуацијама узрокованим променама осветљења и разликама у карактеристикама модула.
Инвертер се прво повезује на једносмерну струју преко аДЦ осигурач(за прекострујну заштиту) и аДЦ одводник пренапона(за заштиту од пренапона).
Затим, коло филтера састављено одДЦ филтер кондензатори/индукторикористи се за изглађивање флуктуација једносмерног напона, обезбеђујући стабилан једносмерни улаз за следећу фазу конверзије.
Корак 2: Праћење максималне снаге (МППТ)
Ово је кључна карика за претварач за побољшање ефикасности производње енергије. Основни принцип је да се детектује излазни напон и струја фотонапонских модула у реалном временуалгоритми управљања, израчунајте тренутну излазну снагу и динамички прилагодите ДЦ улазни напон инвертера како би ПВ модули увек радили на тачки максималне излазне снаге.
Уобичајени МППТ алгоритми: Пертурбација и посматрање (П&О), Инкрементална проводљивост (ИНЦ). Међу њима, метода инкременталне проводљивости има већу прецизност и погодна је за сценарије са брзим променама осветљења.
Начин имплементације: Подесите ДЦ напон кроз аДЦ-ДЦ претварач(као што је Боост степ{0}}коло). Када је излазни напон фотонапонских модула низак, коло за појачавање га појачава на ДЦ напон сабирнице погодан за инверзију (нпр. 380В ДЦ магистрала која одговара излазу од 380В АЦ).
Корак 3: ДЦ-АЦ конверзија (фаза инверзије језгра)
Ово је основна функција претварача, која у суштини конвертује стабилну једносмерну струју у наизменичну струју сличну синусном таласу кроз рад високе-укључене{1}}искључене фреквенцијеенергетски електронски склопни уређаји. Према различитим тополошким структурама, углавном се дели наједнофазни{0}}инвертори(за цивилне{0}}апликације мале снаге) итрофазни{0}}инвертори(за индустријске и комерцијалне апликације велике{0}}е снаге), са доследним основним принципима:
Преклопни уређаји: Усвојени су биполарни транзистори са изолованом капијом (ИГБТ) или метални-оксидни-полупроводнички- транзистори са ефектом (МОСФЕТ), који су „електронски прекидачи“ за конверзију снаге и могу да заврше контролу -искључивања у року од микросекунди.
Топологија инверторског моста: Најчешће коришћени јепуно-мостно инверторско коло(са 4 склопна уређаја за једнофазно-и 6 за трофазно{3}}фазно). Узимајући једно-фазно пуно-коло као пример:
Контролер излазиСигнали ширине импулса (ПВМ).да контролише редослед укључивања{0}}искључења и циклус рада 4 ИГБТ-а.
Подешавањем ширине импулса, "слој импулса квадратног таласа" који излазе комутационим уређајима се филтрира да би се формирала снага наизменичне струје близу синусног таласа.
Филтрирање наизменичне струје: Снага наизменичне струје након инверзије садржи високо{0}}хармонике, које треба филтрирати помоћуЛЦ филтер колосастављена од индуктора и кондензатора филтера наизменичне струје да би се добила чиста синусна снага наизменичне струје.
Корак 4: Мрежа-повезана/искључена-прилагођавање и заштита мреже (АЦ-на обрада)
1. Мрежни-инвертори: синхронизација и мрежна веза
Ако се инвертер користи за производњу електричне енергије-повезане са мрежом, потребно је осигурати да је излазна наизменична струјана истој фреквенцији, фази и напонукао мрежна мрежа:
Откријте{0}}у реалном времену фреквенцију напона и фазу електричне мрежеПхасе-Технологија закључане петље (ПЛЛ)., подесите фазу и фреквенцију излазне струје наизменичне струје преко претварача и постигнете прецизну синхронизацију са електричном мрежом.
Повежите се на електричну мрежу прекоАЦ контактор, и обезбедите безбедност{0}}повезане са мрежомоточна заштита, пренапонска/поднапонска заштита, прекострујна заштита, фреквентна заштитаитд. (нпр., када је електрична мрежа искључена, претварач мора одмах престати да ради како би спречио „ефекат острва“ да угрози особље за одржавање).
2. Искључени-мрежни претварачи: директно напајање
Ако се претварач користи у систему ван мреже (нпр. фотонапонско напајање у удаљеним областима), филтрирана синусна струја наизменичне струје се директно напаја оптерећењима (нпр. кућни апарати, индустријска опрема). У међувремену, може се комбиновати са батеријама за складиштење енергије како би се постигла стабилна регулација напона.
ИИИ. Главни типови фотонапонских претварача и тополошке разлике
Различити типови претварача имају мале разлике у топологији инверзионог степена и погодни су за различите сценарије:
Централни претварачи(велике-снаге, за индустријску/комерцијалну употребу и фотонапонске електране):
Усвојититрансформатор енергетске фреквенције/високофреквентни{0}}трансформатортопологија. Неки типови без трансформатора (не-изоловани) постижу изолацију преко кондензатора, са снагом од неколико мегавата. Одликује их висока интеграција и практичан рад и одржавање.
Стринг инвертерс(средње и мале снаге, за употребу у домаћинству и дистрибуиране фотонапонске системе):
Сваки ПВ низ је опремљен независним МППТ контролером, а степен инверзије усваја потпуну-топологију моста. Може да прати максималну тачку снаге сваке жице независно, прилагођавајући се разликама у осветљењу између различитих жица (нпр. сенчење).
Микроинвертори(мала-снага, за кућне фотонапонске системе):
Директно инсталиран на полеђини фотонапонских модула, са једним микроинвертором који одговара једном модулу, остварујући „инверзију{0}}нивоа модула“. Има највећу МППТ прецизност и погодан је за сложена окружења осветљења.
ИВ. Кључни технички показатељи и утицаји на учинак
Ефикасност инверзије: Високо{0}}квалитетни претварачи могу да постигну максималну ефикасност од преко 98% (европска ефикасност), што углавном зависи од губитка проводљивости комутационих уређаја и прецизности праћења МППТ.
Укупна хармонијска дисторзија (ТХД): Мрежни{0}}инвертори захтевају ТХД мањи или једнак 5%. Што је нижи ТХД, то је чистији излазни синусни талас и мање сметње у електричној мрежи.
МППТ ефикасност: Генерално се захтева да буде већи или једнак 99%, што директно утиче на укупну производњу енергије фотонапонског система.
Резиме
Суштина ПВ претварача је дареализовати конверзију облика снаге путем високо{0}}модулације са енергетским електронским комутационим уређајима као језгром, уз постизање оптимизације снаге и прилагођавања мреже путем алгоритама управљања. Срж његовог принципа рада лежи у:остваривање оптимизације снаге преко ДЦ-ДЦ претварача, постизање ДЦ-АЦ конверзије путем ПВМ-модулисаних инверторских мостова и обезбеђивање безбедне мрежне везе кроз фазно-закључане петље и заштитна кола. Овај процес не само да користи карактеристике брзог пребацивања енергетске електронске технологије, већ и комбинује прецизну регулацију теорије управљања, служећи као кључна карика за ефикасно коришћење енергије у фотонапонским системима за производњу енергије.
