¡Desde el artículo para comprender el principio de funcionamiento de los inversores fotovoltaicos!

Principio de trabajo y características Principio de trabajo: el núcleo del dispositivo inversor es el circuito de conmutación del inversor, denominado circuito inversor para abreviar. Este circuito completa la función del inversor activando y apagado el interruptor electrónico de alimentación. Características: (1) Se requiere alta eficiencia. Debido al alto precio de las células solares, para maximizar el uso de células solares y mejorar la eficiencia del sistema, debemos tratar de mejorar la eficiencia del inversor. (2) Se requiere una alta fiabilidad. En la actualidad, los sistemas de la estación de energía fotovoltaica se utilizan principalmente en áreas remotas. Muchas centrales eléctricas son desatendidas y mantenidas. Esto requiere que los inversores tengan una estructura de circuito razonable, una selección de componentes estrictos y requieren que los inversores tengan diversas funciones de protección, como: protección inversa de polaridad de CC de entrada, protección contra cortocircuitos de salida de CA, sobrecalentamiento, protección contra sobrecarga, etc. (3) El voltaje de entrada debe tener una amplia gama de adaptación. Porque el voltaje terminal de la célula solar cambia con la carga y la intensidad de la luz solar. Especialmente cuando la batería envejece, su voltaje terminal varía ampliamente. Por ejemplo, el voltaje terminal de una batería de 12 V puede variar de 10 V a 16V, lo que requiere que el inversor garantice un funcionamiento normal dentro de un rango de voltaje de entrada de CC más grande.

Clasificación del inversor fotovoltaico Hay muchos métodos para la clasificación del inversor, por ejemplo: de acuerdo con el número de fases del voltaje de CA de salida del inversor, se puede dividir en inversores monofásicos e inversores trifásicos; Según los dispositivos semiconductores utilizados en el inversor, diferentes tipos se pueden dividir en inversores de transistores, inversores de tiristores e inversores de tiristores de apagado. Según el principio del circuito de inversor, se puede dividir en inversor de oscilación autoexcitado, inversor de superposición de onda escalonada e inversor de modulación de ancho de pulso. De acuerdo con la aplicación en el sistema conectado a la red o el sistema fuera de la red, se puede dividir en inversor e inversor fuera de la red conectado a la red. Para facilitar la selección de inversores para usuarios fotovoltaicos, la clasificación solo se basa en las diferentes ocasiones aplicables de los inversores.

1. Inverter centralizado La tecnología de inversor centralizado es que varias cadenas fotovoltaicas paralelas están conectadas al extremo de entrada de CC del mismo inversor centralizado. En general, los módulos de potencia IGBT trifásicos se utilizan para una alta potencia, y el uso del transistor de efecto de campo de baja potencia, al tiempo que utiliza el controlador de conversión DSP para mejorar la calidad de la energía eléctrica generada, lo que lo hace muy cerca de la corriente de onda sinusoidal, generalmente se usa en el sistema de grandes estaciones de energía fotovoltaica (> 10kW). La característica más importante es la alta potencia y el bajo costo del sistema. Sin embargo, debido a que el voltaje de salida y la corriente de diferentes cadenas fotovoltaicas a menudo no coinciden por completo (especialmente cuando las cadenas fotovoltaicas están parcialmente sombreadas debido a turbias, de sombra, manchas, etc.), se adopta la inversión centralizada. El método de cambio guiará una disminución en la eficiencia del proceso del inversor y una disminución en la energía de los usuarios de electricidad. Al mismo tiempo, la confiabilidad de generación de energía de todo el sistema fotovoltaico se ve afectada por el pobre estado de trabajo de un grupo de unidades fotovoltaicas. La última dirección de investigación es el uso del control de la modulación del vector espacial y el desarrollo de nuevas conexiones de topología del inversor para obtener alta eficiencia en condiciones de carga parcial.

2. Los inversores de los inversores de cadena se basan en el concepto modular. Cada cadena fotovoltaica (1-5kW) pasa a través de un inversor y tiene máx. Seguimiento de pico de potencia en el extremo DC. La conexión paralela y de la red se ha convertido en el inversor más popular en el mercado internacional. Muchas grandes plantas de energía fotovoltaica usan inversores de cuerdas. La ventaja es que no se ve afectado por las diferencias y las sombras del módulo entre las cuerdas, y al mismo tiempo reduce el desajuste entre el mejor punto de trabajo del módulo fotovoltaico y el inversor, aumentando así la generación de potencia. Estas ventajas técnicas no solo reducen el costo del sistema, sino que también aumentan la confiabilidad del sistema. Al mismo tiempo, el concepto de "esclavo maestro" se introduce entre las cuerdas, lo que hace que el sistema conecte varias cadenas fotovoltaicas juntas y deje que una o varias de ellas funcionen cuando una sola cadena de energía eléctrica no puede hacer que un solo inversor funcione. , Para producir más electricidad. El último concepto es que varios inversores forman un "equipo" para reemplazar el concepto "maestro-esclavo", lo que hace que la confiabilidad del sistema sea un paso más allá. Actualmente, los inversores de cadena sin transformador han tomado la guía.

3. Microinverter En el sistema fotovoltaico tradicional, el terminal de entrada de CC de cada inversor de cadena se conectará en serie en aproximadamente 10 paneles fotovoltaicos. Cuando uno de los 10 paneles conectados en la serie no funciona bien, esta cadena se verá afectada. Si el inversor usa el mismo MPPT para múltiples entradas, cada entrada también se verá afectada, reduciendo en gran medida la eficiencia de la generación de energía. En aplicaciones prácticas, varios factores de refugio como nubes, árboles, chimeneas, animales, polvo, hielo y nieve causarán los factores anteriores, y la situación es muy común. En el sistema fotovoltaico del microinverter, cada panel está conectado a un microinverter. Cuando uno de los paneles no funciona bien, solo este se verá afectado. Todos los demás paneles fotovoltaicos se ejecutarán en una mejor condición de trabajo, lo que hace que el sistema general sea más eficiente y genere más potencia. En aplicaciones prácticas, si el inversor de cadena falla, hará que los paneles de varios kilovatios no funcionen, y el impacto de la falla del microinverter es bastante pequeño.

4. Optimizador de potencia La instalación de un optimizador de potencia (optimizador) en el sistema de generación de energía solar puede mejorar en gran medida la eficiencia de conversión y simplificar la función del inversor (inversor) para reducir los costos. Para realizar un sistema de generación de energía solar inteligente, el optimizador de energía del dispositivo puede garantizar que cada celda solar ejerce el mejor rendimiento y monitorear el estado de consumo de batería en cualquier momento. El optimizador de potencia es un dispositivo entre el sistema de generación de energía y el inversor. La tarea principal es reemplazar la función original de seguimiento de Power Point del inversor. El optimizador de potencia utiliza analogía para realizar escaneos de seguimiento de puntos de potencia de manera muy rápida al simplificar el circuito y una sola celda solar corresponde a un optimizador de potencia, de modo que cada celda solar puede lograr el mejor seguimiento de puntos de potencia Además, también puede monitorear el estado de la batería en cualquier momento y en cualquier lugar insertando un chip de comunicación, informar problemas en tiempo real y permitir que el personal relevante los repare lo antes posible. La función del inversor fotovoltaico El inversor no solo tiene la función de la conversión directa a AC, sino que también tiene la función de Max. El rendimiento de la célula solar y la función de la protección contra la falla del sistema. En resumen, hay funciones automáticas de operación y cierre, Máx. Función de control de seguimiento de potencia, función de operación anti-ungular (para sistema conectado a la red), función de ajuste de voltaje automático (para el sistema conectado a la red), función de detección de CC (para el sistema conectado a la red), función de detección de tierra de CC (para el sistema conectado a la cuadrícula). Aquí hay una breve introducción a las funciones automáticas de operación y apagado y el máximo. Función de control de seguimiento de potencia.

(1) Operación automática y función de apagado Después del amanecer en la mañana, la intensidad de radiación solar aumenta gradualmente y la salida de la batería solar también aumenta. Cuando se alcanza la potencia de salida requerida por el inversor, el inversor automáticamente comienza a funcionar. Después de ingresar a la operación, el inversor monitoreará la salida de los componentes de las células solares en todo momento. Mientras la potencia de salida de los componentes de la celda solar sea mayor que la potencia de salida requerida por el inversor, el inversor continuará funcionando; Se detendrá hasta el atardecer, incluso si está nublado o lluvioso. El inversor también se puede operar. Cuando la salida del módulo de celda solar se vuelve más pequeña y la salida del inversor se acerca 0, el inversor ingresa a un estado de espera.

(2) Función de control de seguimiento de potencia máxima La salida del módulo de células solares varía con la intensidad de la radiación solar y la temperatura del módulo de células solares en sí (temperatura del chip). Además, debido a que el módulo de células solares tiene la característica de que el voltaje disminuye con el aumento de la corriente, hay un mejor punto de operación que puede obtener el máximo. fuerza. La intensidad de la radiación solar está cambiando, y obviamente el mejor punto de operación también está cambiando. En relación con estos cambios, el punto de funcionamiento del módulo de células solares siempre está en el máximo. Power Point, y el sistema siempre obtiene el máximo. potencia de salida del módulo de células solares. Este tipo de control es el máximo. Control de seguimiento de potencia. La característica más importante del inversor utilizado en el sistema de generación de energía solar es que incluye la función del seguimiento máximo de puntos de potencia (MPPT).

Los principales indicadores técnicos de los inversores fotovoltaicos

1. La estabilidad del voltaje de salida en un sistema fotovoltaico, la energía eléctrica generada por la celda solar está almacenada en primer lugar por la batería y luego se convierte en una corriente alterna de 220V o 380V a través del inversor. Sin embargo, la batería se ve afectada por su propia carga y descarga, y su voltaje de salida varía ampliamente. Por ejemplo, la batería nominal de 12 V puede variar de 10.8 a 14.4V (superando este rango puede causar daños a la batería). Para un inversor calificado, cuando el voltaje del terminal de entrada cambia dentro de este rango, el cambio en su voltaje de salida de estado estacionario no debe exceder más; 5% del valor nominal. Al mismo tiempo, cuando la carga cambia repentinamente, su desviación de voltaje de salida no debe exceder el ± 10% del valor nominal.

2. Distorsión de forma de onda del voltaje de salida para inversores de onda sinusoidal, el máximo. Se debe especificar la distorsión de forma de onda permitida (o contenido armónico). Generalmente expresada por la distorsión total de la forma de onda del voltaje de salida, su valor no debe exceder el 5% (la salida de fase monofásica permite L0%). Debido a que la salida de corriente armónica de alto orden del inversor producirá pérdidas adicionales, como las corrientes de remolino en la carga inductiva, si la distorsión de la forma de onda del inversor es demasiado grande, causará un calentamiento grave de los componentes de carga, lo que no conduce a la seguridad de los equipos eléctricos y afecta seriamente la eficiencia operativa del sistema. 3. frecuencia de salida nominal para cargas que incluyen motores, como lavadoras, refrigeradores, etc., porque el mejor punto de operación de frecuencia del motor es de 50Hz, una frecuencia demasiado alta o demasiado baja hará que el equipo se calienta, reduciendo la eficiencia operativa y la vida útil del sistema. Por lo tanto, la frecuencia de salida del inversor debe ser un valor relativamente estable, generalmente 50Hz, y su desviación debe estar dentro de PlusMn; l% en condiciones de trabajo normales.

4. El factor de potencia de carga representa la capacidad del inversor para transportar cargas inductivas o capacitivas. El factor de potencia de carga del inversor de onda sinusoidal es de 0.7 a 0.9, y el valor nominal es 0.9. En el caso de una cierta potencia de carga, si el factor de potencia del inversor es bajo, la capacidad del inversor requerida aumentará. Por un lado, el costo aumentará y aumentará la potencia aparente del circuito de CA del sistema fotovoltaico. A medida que aumenta la corriente, las pérdidas aumentarán inevitablemente, y la eficiencia del sistema también disminuirá.

5. Eficiencia del inversor La eficiencia de un inversor se refiere a la relación de su potencia de salida a su potencia de entrada en condiciones de trabajo especificadas, expresada como un porcentaje. En general, la eficiencia nominal de un inversor fotovoltaico se refiere a una carga puramente resistiva. , Eficiencia al 80% de carga. Como el costo total del sistema fotovoltaico es relativamente alto, la eficiencia del inversor fotovoltaico debe maximizarse, el costo del sistema debe reducirse y el rendimiento del costo del sistema fotovoltaico debe mejorarse. En la actualidad, la eficiencia nominal de los inversores convencionales está entre el 80%y el 95%, y se requiere que la eficiencia de los inversores de baja potencia sea no menos del 85%. En el proceso de diseño real del sistema fotovoltaico, no solo se debe seleccionar el inversor de alta eficiencia, sino que también se debe adoptar la configuración razonable del sistema para que la carga del sistema fotovoltaico funcione cerca del mejor punto de eficiencia posible.

6. Corriente de salida nominal (o capacidad de salida nominal)

Indica la corriente de salida nominal del inversor dentro del rango de factor de potencia de carga especificado. Algunos productos de inversor dan la capacidad de salida nominal, y la unidad se expresa en VA o KVA. La capacidad nominal del inversor es cuando el factor de potencia de salida es 1 (es decir, carga resistiva pura), el voltaje de salida nominal es el producto de la corriente de salida nominal. 7. Medidas de protección Un inversor con excelente rendimiento también debe tener funciones o medidas de protección completas para lidiar con diversas situaciones anormales durante el uso real, a fin de proteger al inversor y otros componentes del sistema por daños. (1) Protector de subtensión de entrada: cuando el voltaje de entrada es inferior al 85% del voltaje nominal, el inversor debe protegerse y mostrar. (2) Protector de sobretensión de entrada: cuando el voltaje de entrada es superior al 130% del voltaje nominal, el inversor debe protegerse y mostrar. (3) Protección contra sobrecorriente: la protección contra sobrecorriente del inversor debe poder garantizar una acción oportuna cuando la carga esté cortaidada o la corriente excede el valor permitido para protegerla del daño de la corriente de aumento. Cuando la corriente de trabajo excede el 150% de la calificación, el inversor debe poder proteger automáticamente. (4) El tiempo de acción de la protección contra cortocircuito del inversor del protector de cortocircuito de salida no debe exceder los 0.5s. (5) Protección de conexión inversa de entrada: cuando los terminales de entrada positivos y negativos están conectados reversamente, el inversor debe tener una función de protección y pantalla. (6) Protección del rayo: el inversor debe tener protección contra rayos.

(7) Protección de sobre-temperatura, etc. Además, para los inversores sin medidas de estabilización de voltaje, el inversor también debe tener medidas de protección contra el voltaje de salida para proteger la carga del daño por exceso de voltaje. 8. Las características iniciales representan la capacidad del inversor para comenzar con la carga y su rendimiento durante la operación dinámica. Se debe garantizar que el inversor comience de manera confiable bajo carga calificada. 9. Ruido: los transformadores, los inductores de filtro, los interruptores electromagnéticos, los ventiladores y otros componentes en el equipo electrónico de potencia generarán ruido. Cuando el inversor está en funcionamiento normal, su ruido no debe exceder los 80dB, y el ruido de un pequeño inversor no debe exceder las 65dB. Habilidades de selección La selección de inversores debe considerar primero tener suficiente capacidad nominal para cumplir con los requisitos del equipo de energía eléctrica bajo el máximo. carga. Para un inversor con un solo dispositivo como carga, la selección de su capacidad nominal es relativamente simple. Cuando el equipo eléctrico es una carga resistiva pura o el factor de potencia es mayor que 0.9, la capacidad nominal del inversor se selecciona para ser 1.1 a 1.15 veces la capacidad del equipo eléctrico. Al mismo tiempo, el inversor también debe tener la capacidad de resistir el impacto de las cargas capacitivas e inductivas. Para cargas inductivas generales, como motores, refrigeradores, aires acondicionados, lavadoras, bombas de agua de alta potencia, etc., al comenzar, la potencia instantánea puede ser 5-6 veces su potencia nominal. En este momento, el inversor soportará una gran potencia instantánea. aumento. Para tales sistemas, la capacidad nominal del inversor debe tener suficiente margen para garantizar que la carga pueda comenzar de manera confiable, y el inversor de alto rendimiento puede iniciarse a plena carga durante muchas veces sin dañar los dispositivos de alimentación. Para su propia seguridad, los inversores pequeños a veces necesitan usar inicio suave o arranque limitante de corriente. Precauciones y mantenimiento de instalación

1. Antes de la instalación, verifique si el inversor está dañado durante el transporte.

2. Al elegir el sitio de instalación, debe asegurarse de que no haya interferencia de ningún otro equipo electrónico de energía en el área circundante.

3. Antes de hacer conexiones eléctricas, asegúrese de usar materiales opacos para cubrir los paneles fotovoltaicos o desconectar el interruptor de circuito lateral de CC. Exposición a la luz solar, las matrices fotovoltaicas generarán voltajes peligrosos.

4. Todas las operaciones de instalación deben ser completadas solo por personal profesional y técnico.

5. Los cables utilizados en el sistema de generación de energía del sistema fotovoltaico deben estar firmemente conectados, bien aislados y de especificaciones apropiadas. La tendencia de desarrollo para los inversores solares, mejorar la eficiencia de conversión de la energía es un tema eterno, pero cuando la eficiencia del sistema se está volviendo cada vez mayor, Almore se acerca al 100%, las mejoras de eficiencia adicionales se acompañarán con un rendimiento de menor costo. Por lo tanto, cómo mantener una alta eficiencia y mantener una buena competitividad de precios será un tema importante en la actualidad. En comparación con los esfuerzos para mejorar la eficiencia de los inversores, cómo mejorar la eficiencia de todo el sistema de inversores se está convirtiendo gradualmente en otro problema importante para los sistemas de energía solar. En una matriz solar, cuando aparece una sombra parcial del 2 ~ 3% del área, para un inversor con una función MPPT, cuando la potencia de salida del sistema es mala, ¡incluso habrá una caída de potencia de aproximadamente el 20%! Para adaptarse mejor a situaciones como esta, es muy efectivo usar MPPT uno a uno o múltiples funciones de control MPPT para módulos solares simples o parciales. Debido a que el sistema inversor está en el estado de la operación conectada a la red, la fuga del sistema al suelo causará graves problemas de seguridad; Además, para mejorar la eficiencia del sistema, se conectan más matrices solares en serie para formar un alto voltaje de salida de CC; Debido a la aparición de condiciones anormales entre los electrodos, es fácil producir un arco de CC. Debido al alto voltaje de CC, es muy difícil extinguir el arco y es muy fácil causar un fuego. Con la adopción generalizada de los sistemas de inversores solares, los problemas de seguridad del sistema también serán una parte importante de la tecnología de los inversores. Además, el sistema de energía comienza en Smart。

El rápido desarrollo y la popularización de la tecnología de la red eléctrica. Una gran cantidad de sistemas solares y otros nuevos sistemas de energía energética están conectados a la cuadrícula, que plantea nuevos desafíos técnicos para la estabilidad del sistema de red inteligente. Diseñar un sistema de inversores que pueda ser compatible con más rápido, precisión e inteligente con las redes inteligentes se convertirá en una condición necesaria para los sistemas de inversores solares en el futuro.

En términos generales, el desarrollo de la tecnología de los inversores se desarrolla con el desarrollo de la tecnología electrónica de energía, la tecnología microelectrónica y la teoría de control moderno. Con el paso del tiempo, la tecnología de los inversores se está desarrollando en la dirección de mayor frecuencia, mayor potencia, mayor eficiencia y menor volumen.