Saat ini, sistem pembangkit listrik fotovoltaik di Tiongkok sebagian besar adalah sistem DC, yang berfungsi untuk mengisi daya listrik yang dihasilkan oleh baterai surya, dan baterai secara langsung memasok daya ke beban. Misalnya, sistem penerangan rumah tangga surya di Tiongkok Barat Laut dan sistem catu daya stasiun gelombang mikro yang jauh dari jaringan listrik semuanya adalah sistem DC. Jenis sistem ini memiliki struktur yang sederhana dan biaya yang rendah. Namun, karena tegangan DC beban yang berbeda (seperti 12V, 24V, 48V, dll.), sulit untuk mencapai standarisasi dan kompatibilitas sistem, terutama untuk daya sipil, karena sebagian besar beban AC digunakan dengan daya DC. Sulit bagi catu daya fotovoltaik untuk memasok listrik agar dapat memasuki pasar sebagai komoditas. Selain itu, pembangkit listrik fotovoltaik pada akhirnya akan mencapai operasi yang terhubung dengan jaringan listrik, yang harus mengadopsi model pasar yang matang. Di masa mendatang, sistem pembangkit listrik fotovoltaik AC akan menjadi arus utama pembangkit listrik fotovoltaik.
Persyaratan sistem pembangkit listrik fotovoltaik untuk catu daya inverter
Sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang menggunakan daya keluaran AC terdiri dari empat bagian: susunan fotovoltaik, pengontrol pengisian dan pengosongan daya, baterai dan inverter (sistem pembangkit listrik yang terhubung ke jaringan listrik pada umumnya dapat menghemat baterai), dan inverter adalah komponen utamanya. Fotovoltaik memiliki persyaratan yang lebih tinggi untuk inverter:
1. Diperlukan efisiensi tinggi. Karena harga sel surya saat ini mahal, untuk memaksimalkan penggunaan sel surya dan meningkatkan efisiensi sistem, perlu dilakukan upaya untuk meningkatkan efisiensi inverter.
2. Diperlukan keandalan yang tinggi. Saat ini, sistem pembangkit listrik fotovoltaik sebagian besar digunakan di daerah terpencil, dan banyak pembangkit listrik yang tidak dijaga dan dirawat. Hal ini mengharuskan inverter memiliki struktur sirkuit yang wajar, pemilihan komponen yang ketat, dan mengharuskan inverter memiliki berbagai fungsi perlindungan, seperti perlindungan koneksi polaritas DC input, perlindungan hubung singkat output AC, panas berlebih, perlindungan kelebihan beban, dll.
3. Tegangan input DC harus memiliki rentang adaptasi yang luas. Karena tegangan terminal baterai berubah dengan beban dan intensitas sinar matahari, meskipun baterai memiliki efek penting pada tegangan baterai, tegangan baterai berfluktuasi dengan perubahan kapasitas baterai yang tersisa dan resistansi internal. Terutama saat baterai menua, tegangan terminalnya sangat bervariasi. Misalnya, tegangan terminal baterai 12 V dapat bervariasi dari 10 V hingga 16 V. Ini mengharuskan inverter untuk beroperasi pada DC yang lebih besar. Pastikan operasi normal dalam rentang tegangan input dan pastikan stabilitas tegangan output AC.
4. Pada sistem pembangkit listrik fotovoltaik berkapasitas sedang dan besar, output catu daya inverter harus berupa gelombang sinus dengan distorsi yang lebih sedikit. Hal ini karena pada sistem berkapasitas sedang dan besar, jika daya gelombang persegi digunakan, output akan mengandung lebih banyak komponen harmonik, dan harmonik yang lebih tinggi akan menghasilkan kerugian tambahan. Banyak sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang dibebani dengan peralatan komunikasi atau instrumentasi. Peralatan tersebut memiliki persyaratan yang lebih tinggi pada kualitas jaringan listrik. Ketika sistem pembangkit listrik fotovoltaik berkapasitas sedang dan besar dihubungkan ke jaringan, untuk menghindari polusi daya dengan jaringan publik, inverter juga diharuskan untuk mengeluarkan arus gelombang sinus.
Inverter mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik. Jika tegangan arus searah rendah, ia didorong oleh transformator arus bolak-balik untuk memperoleh tegangan dan frekuensi arus bolak-balik standar. Untuk inverter berkapasitas besar, karena tegangan bus DC yang tinggi, keluaran AC umumnya tidak memerlukan transformator untuk meningkatkan tegangan menjadi 220V. Pada inverter berkapasitas sedang dan kecil, tegangan DC relatif rendah, seperti 12V, Untuk 24V, rangkaian penguat harus dirancang. Inverter berkapasitas sedang dan kecil umumnya mencakup rangkaian inverter dorong-tarik, rangkaian inverter jembatan penuh, dan rangkaian inverter penguat frekuensi tinggi. Rangkaian dorong-tarik menghubungkan steker netral transformator penguat ke catu daya positif, dan dua tabung daya Kerja bolak-balik, daya keluaran AC, karena transistor daya dihubungkan ke ground bersama, rangkaian penggerak dan kontrol sederhana, dan karena transformator memiliki induktansi kebocoran tertentu, ia dapat membatasi arus hubung singkat, sehingga meningkatkan keandalan rangkaian. Kerugiannya adalah pemanfaatan transformator rendah dan kemampuan untuk menggerakkan beban induktif kurang baik.
Rangkaian inverter jembatan penuh mengatasi kekurangan rangkaian push-pull. Transistor daya menyesuaikan lebar pulsa keluaran, dan nilai efektif tegangan AC keluaran berubah sesuai dengan itu. Karena rangkaian memiliki loop roda bebas, bahkan untuk beban induktif, bentuk gelombang tegangan keluaran tidak akan terdistorsi. Kerugian dari rangkaian ini adalah bahwa transistor daya lengan atas dan bawah tidak berbagi ground, sehingga rangkaian penggerak khusus atau catu daya terisolasi harus digunakan. Selain itu, untuk mencegah konduksi umum lengan jembatan atas dan bawah, rangkaian harus dirancang untuk dimatikan dan kemudian dihidupkan, yaitu, waktu mati harus ditetapkan, dan struktur rangkaian lebih rumit.
Output dari rangkaian push-pull dan rangkaian jembatan penuh harus menambahkan transformator step-up. Karena transformator step-up berukuran besar, efisiensinya rendah, dan lebih mahal, dengan perkembangan teknologi elektronika daya dan mikroelektronika, teknologi konversi step-up frekuensi tinggi digunakan untuk mencapai pembalikan. Ini dapat mewujudkan inverter kepadatan daya tinggi. Rangkaian penguat tahap depan dari rangkaian inverter ini mengadopsi struktur push-pull, tetapi frekuensi kerjanya di atas 20KHz. Transformator penguat mengadopsi bahan inti magnetik frekuensi tinggi, sehingga ukurannya kecil dan ringan. Setelah inversi frekuensi tinggi, ia diubah menjadi arus bolak-balik frekuensi tinggi melalui transformator frekuensi tinggi, dan kemudian arus searah tegangan tinggi (umumnya di atas 300V) diperoleh melalui rangkaian filter penyearah frekuensi tinggi, dan kemudian dibalik melalui rangkaian inverter frekuensi daya.
Dengan struktur sirkuit ini, daya inverter meningkat pesat, kerugian inverter saat tanpa beban berkurang, dan efisiensinya meningkat. Kerugian dari sirkuit ini adalah sirkuitnya rumit dan keandalannya lebih rendah daripada dua sirkuit di atas.
Rangkaian kontrol rangkaian inverter
Rangkaian utama inverter yang disebutkan di atas semuanya perlu diwujudkan oleh rangkaian kontrol. Secara umum, ada dua metode kontrol: gelombang persegi dan gelombang positif dan lemah. Rangkaian catu daya inverter dengan keluaran gelombang persegi sederhana, berbiaya rendah, tetapi efisiensinya rendah dan komponen harmoniknya besar. Keluaran gelombang sinus adalah tren pengembangan inverter. Dengan perkembangan teknologi mikroelektronika, mikroprosesor dengan fungsi PWM juga telah keluar. Oleh karena itu, teknologi inverter untuk keluaran gelombang sinus telah matang.
1. Inverter dengan output gelombang persegi saat ini sebagian besar menggunakan sirkuit terpadu modulasi lebar pulsa, seperti SG 3 525, TL 494 dan seterusnya. Praktik telah membuktikan bahwa penggunaan sirkuit terpadu SG3525 dan penggunaan FET daya sebagai komponen daya switching dapat mencapai inverter dengan kinerja dan harga yang relatif tinggi. Karena SG3525 memiliki kemampuan untuk langsung menggerakkan Kemampuan FET daya dan memiliki sumber referensi internal dan penguat operasional serta fungsi perlindungan tegangan rendah, maka sirkuit periferalnya sangat sederhana.
2. Rangkaian terpadu kontrol inverter dengan keluaran gelombang sinus, rangkaian kontrol inverter dengan keluaran gelombang sinus dapat dikontrol oleh mikroprosesor, seperti 80 C 196 MC yang diproduksi oleh INTEL Corporation, dan diproduksi oleh Motorola Company. MP 16 dan PI C 16 C 73 yang diproduksi oleh MI-CRO CHIP Company, dll. Komputer chip tunggal ini memiliki beberapa generator PWM, dan dapat mengatur lengan jembatan atas dan atas. Selama waktu mati, gunakan 80 C 196 MC milik perusahaan INTEL untuk mewujudkan rangkaian keluaran gelombang sinus, 80 C 196 MC untuk menyelesaikan pembangkitan sinyal gelombang sinus, dan mendeteksi tegangan keluaran AC untuk mencapai stabilisasi Tegangan.
Pemilihan Perangkat Daya di Sirkuit Utama Inverter
Pemilihan komponen daya utamapembaliksangatlah penting. Saat ini, komponen daya yang paling banyak digunakan meliputi transistor daya Darlington (BJT), transistor efek medan daya (MOS-F ET), transistor gerbang terisolasi (IGB). T) dan thyristor mati (GTO), dll., perangkat yang paling banyak digunakan dalam sistem tegangan rendah berkapasitas kecil adalah MOS FET, karena MOS FET memiliki penurunan tegangan on-state yang lebih rendah dan frekuensi switching IG BT yang lebih tinggi umumnya digunakan dalam sistem tegangan tinggi dan berkapasitas besar. Hal ini karena resistansi on-state MOS FET meningkat seiring dengan peningkatan tegangan, dan IG BT berada dalam sistem berkapasitas sedang menempati keuntungan yang lebih besar, sedangkan dalam sistem berkapasitas super besar (di atas 100 kVA), GTO umumnya digunakan sebagai komponen daya.
Waktu posting: 21-Okt-2021
