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Principio e applicazione dell'inverter solare

Attualmente, il sistema di generazione di energia fotovoltaica cinese è principalmente un sistema a corrente continua, che serve a caricare l'energia elettrica generata dalla batteria solare e la batteria fornisce energia direttamente al carico. Ad esempio, il sistema di illuminazione domestica solare nel nord-ovest della Cina e il sistema di alimentazione della stazione a microonde lontano dalla rete sono tutti sistemi a corrente continua. Questo tipo di impianto ha una struttura semplice e un costo contenuto. Tuttavia, a causa delle diverse tensioni CC del carico (come 12V, 24V, 48V, ecc.), è difficile ottenere la standardizzazione e la compatibilità del sistema, soprattutto per l'alimentazione civile, poiché la maggior parte dei carichi CA viene utilizzata con alimentazione CC . È difficile per l'alimentatore fotovoltaico fornire elettricità per entrare nel mercato come merce. Inoltre, la produzione di energia fotovoltaica raggiungerà alla fine il funzionamento connesso alla rete, che dovrà adottare un modello di mercato maturo. In futuro, i sistemi di generazione di energia fotovoltaica CA diventeranno la corrente principale della produzione di energia fotovoltaica.

novembre 25, 2021

I requisiti del sistema di generazione di energia fotovoltaica per l'alimentazione dell'inverter.

Il sistema di generazione di energia fotovoltaica che utilizza l'uscita di alimentazione CA è costituito da quattro parti: array fotovoltaico, controller di carica e scarica, batteria e inverter (il sistema di generazione di energia connesso alla rete può generalmente risparmiare la batteria) e l'inverter è il componente chiave. Il fotovoltaico ha requisiti più elevati per gli inverter:


1. È richiesta un'elevata efficienza. A causa dell'alto prezzo attuale delle celle solari, per massimizzare l'uso delle celle solari e migliorare l'efficienza del sistema, è necessario cercare di migliorare l'efficienza dell'inverter.

2. È richiesta un'elevata affidabilità. Attualmente, i sistemi di generazione di energia fotovoltaica sono utilizzati principalmente in aree remote e molte centrali elettriche sono incustodite e mantenute. Ciò richiede che l'inverter abbia una struttura del circuito ragionevole, una selezione rigorosa dei componenti e richieda che l'inverter abbia varie funzioni di protezione, come la protezione del collegamento della polarità CC in ingresso, la protezione da cortocircuito dell'uscita CA, il surriscaldamento, la protezione da sovraccarico, ecc.

3. La tensione di ingresso CC deve avere un'ampia gamma di adattamenti. Poiché la tensione del terminale della batteria cambia con il carico e l'intensità della luce solare, sebbene la batteria abbia un effetto importante sulla tensione della batteria, la tensione della batteria fluttua con il cambiamento della capacità residua della batteria e della resistenza interna. Soprattutto quando la batteria sta invecchiando, la tensione del suo terminale varia ampiamente. Ad esempio, la tensione del terminale di una batteria da 12 V può variare da 10 V a 16 V. Ciò richiede che l'inverter funzioni a una CC maggiore. Garantire il normale funzionamento all'interno dell'intervallo di tensione di ingresso e garantire la stabilità della tensione di uscita CA.

4. Nei sistemi di generazione di energia fotovoltaica di media e grande capacità, l'uscita dell'alimentazione dell'inverter dovrebbe essere un'onda sinusoidale con minore distorsione. Questo perché nei sistemi di media e grande capacità, se viene utilizzata la potenza dell'onda quadra, l'uscita conterrà più componenti armoniche e armoniche più elevate genereranno perdite aggiuntive. Molti sistemi di generazione di energia fotovoltaica sono caricati con apparecchiature di comunicazione o strumentazione. L'apparecchiatura ha requisiti più elevati sulla qualità della rete elettrica. Quando i sistemi di generazione di energia fotovoltaica di media e grande capacità sono collegati alla rete, per evitare l'inquinamento elettrico con la rete pubblica, l'inverter deve anche produrre una corrente sinusoidale.

L'inverter converte la corrente continua in corrente alternata. Se la tensione in corrente continua è bassa, viene potenziata da un trasformatore di corrente alternata per ottenere una tensione e una frequenza di corrente alternata standard. Per gli inverter di grande capacità, a causa dell'elevata tensione del bus CC, l'uscita CA generalmente non necessita di un trasformatore per aumentare la tensione a 220 V. Negli inverter di media e piccola capacità, la tensione CC è relativamente bassa, ad esempio 12V, Per 24V, è necessario progettare un circuito boost. Gli inverter di media e piccola capacità includono generalmente circuiti inverter push-pull, circuiti inverter a ponte intero e circuiti inverter boost ad alta frequenza. I circuiti push-pull collegano la spina neutra del trasformatore boost all'alimentazione positiva e due tubi di alimentazione Lavoro alternativo, alimentazione CA in uscita, poiché i transistor di potenza sono collegati alla terra comune, i circuiti di azionamento e controllo sono semplici e perché il trasformatore ha una certa induttanza di dispersione, può limitare la corrente di cortocircuito, migliorando così l'affidabilità del circuito. Lo svantaggio è che l'utilizzo del trasformatore è basso e la capacità di pilotare carichi induttivi è scarsa.
Il circuito inverter a ponte intero supera le carenze del circuito push-pull. Il transistor di potenza regola l'ampiezza dell'impulso di uscita e il valore effettivo della tensione CA di uscita cambia di conseguenza. Poiché il circuito ha un anello a ruota libera, anche per carichi induttivi, la forma d'onda della tensione di uscita non sarà distorta. Lo svantaggio di questo circuito è che i transistor di potenza dei bracci superiore e inferiore non condividono la massa, quindi è necessario utilizzare un circuito di azionamento dedicato o un alimentatore isolato. Inoltre, per evitare la conduzione comune dei bracci del ponte superiore e inferiore, è necessario progettare un circuito da spegnere e poi riaccendere, cioè si deve impostare un tempo morto, e la struttura del circuito è più complicata.


L'uscita del circuito push-pull e del circuito a ponte intero deve aggiungere un trasformatore step-up. Poiché il trasformatore step-up è di grandi dimensioni, a bassa efficienza e più costoso, con lo sviluppo dell'elettronica di potenza e della tecnologia microelettronica, la tecnologia di conversione step-up ad alta frequenza viene utilizzata per ottenere l'inversione. Può realizzare inverter ad alta densità di potenza. Il circuito boost di primo stadio di questo circuito inverter adotta una struttura push-pull, ma la frequenza di lavoro è superiore a 20 KHz. Il trasformatore boost adotta materiale con nucleo magnetico ad alta frequenza, quindi è di piccole dimensioni e leggero. Dopo l'inversione ad alta frequenza, viene convertita in corrente alternata ad alta frequenza attraverso un trasformatore ad alta frequenza, quindi si ottiene corrente continua ad alta tensione (generalmente superiore a 300 V) attraverso un circuito di filtro raddrizzatore ad alta frequenza, e quindi invertita attraverso un circuito dell'invertitore di frequenza.

Con questa struttura del circuito, la potenza dell'inverter viene notevolmente migliorata, la perdita a vuoto dell'inverter viene corrispondentemente ridotta e l'efficienza viene migliorata. Lo svantaggio del circuito è che il circuito è complicato e l'affidabilità è inferiore ai due circuiti precedenti.

Circuito di controllo del circuito dell'invertitore

I circuiti principali dei suddetti inverter devono essere tutti realizzati da un circuito di controllo. In generale, ci sono due metodi di controllo: onda quadra e onda positiva e debole. Il circuito di alimentazione dell'inverter con uscita ad onda quadra è semplice, a basso costo, ma a bassa efficienza e di grandi componenti armoniche. . L'uscita sinusoidale è la tendenza di sviluppo degli inverter. Con lo sviluppo della tecnologia microelettronica sono usciti anche i microprocessori con funzioni PWM. Pertanto, la tecnologia inverter per l'uscita sinusoidale è maturata.


1. Gli inverter con uscita ad onda quadra attualmente utilizzano principalmente circuiti integrati a modulazione di larghezza di impulso, come SG 3 525, TL 494 e così via. La pratica ha dimostrato che l'uso di circuiti integrati SG3525 e l'uso di FET di potenza come componenti di alimentazione a commutazione possono ottenere prestazioni relativamente elevate e inverter di prezzo. Poiché SG3525 ha la capacità di pilotare direttamente la capacità dei FET di potenza e ha una sorgente di riferimento interna e un amplificatore operazionale e una funzione di protezione da sottotensione, quindi il suo circuito periferico è molto semplice.

2. Il circuito integrato di controllo dell'inverter con uscita ad onda sinusoidale, il circuito di controllo dell'inverter con uscita ad onda sinusoidale può essere controllato da un microprocessore, come 80 C 196 MC prodotto da INTEL Corporation e prodotto da Motorola Company. MP 16 e PI C 16 C 73 prodotti da MI-CRO CHIP Company, ecc. Questi computer a chip singolo hanno più generatori PWM e possono impostare i bracci del ponte superiore e superiore. Durante il tempo morto, utilizzare l'80 C 196 MC dell'azienda INTEL per realizzare il circuito di uscita dell'onda sinusoidale, 80 C 196 MC per completare la generazione del segnale dell'onda sinusoidale e rilevare la tensione di uscita CA per ottenere la stabilizzazione della tensione.

Selezione dei dispositivi di potenza nel circuito principale dell'inverter

La scelta dei principali componenti di potenza dell'inverter è molto importante. Attualmente, i componenti di potenza più utilizzati includono i transistor di potenza Darlington (BJT), i transistor ad effetto di campo di potenza (MOS-F ET), i transistor a gate isolato (IGB). T) e tiristore di spegnimento (GTO), ecc., i dispositivi più utilizzati nei sistemi a bassa tensione di piccola capacità sono MOS FET, perché MOS FET ha una caduta di tensione nello stato di accensione inferiore e superiore La frequenza di commutazione di IG BT è generalmente utilizzato nei sistemi ad alta tensione e di grande capacità. Questo perché la resistenza in stato di MOS FET aumenta con l'aumento della tensione e IG BT è nei sistemi di media capacità occupa un vantaggio maggiore, mentre nei sistemi di grandissima capacità (sopra i 100 kVA) vengono generalmente utilizzati i GTO come componenti di potenza.

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