Kako napraviti pretvarače za sustave izvan mreže
Kako odabrati pretvarače za izvanmrežne sustave
Za fotonaponske sustave za proizvodnju električne energije izvan mreže, učinkovitost pretvarača izravno će utjecati na učinkovitost cijelog sustava. Stoga tehnologija upravljanja pretvaračem u solarnim fotonaponskim sustavima za proizvodnju energije ima važno istraživačko značenje. U dizajnu pretvarača obično se koriste analogne metode upravljanja. Međutim, postoje mnogi nedostaci u analognim sustavima upravljanja, kao što su starenje i učinci temperaturnog pomaka komponenti, osjetljivost na elektromagnetske smetnje i korištenje velikog broja komponenti. Tipični analogni PWM inverterski upravljački sustav koristi metodu prirodnog uzorkovanja za usporedbu sinusoidnog modulacijskog vala s trokutastim valom nositelja za kontrolu okidačkog impulsa. Međutim, krug za generiranje trokutastih valova osjetljiv je na smetnje uzrokovane temperaturom, karakteristikama uređaja i drugim čimbenicima na visokoj frekvenciji (20kHz), što rezultira istosmjernim pomakom u izlaznom naponu, povećanim sadržajem harmonika, promjenom mrtvog vremena i drugim štetnim učincima. Razvoj procesora digitalnih signala velike brzine (DSP) omogućio je digitalno upravljanje pretvaračima u solarnim fotonaponskim sustavima za proizvodnju električne energije. Budući da se većina njegovih instrukcija može dovršiti u ciklusu instrukcija, može realizirati složenije napredne upravljačke algoritme, dodatno poboljšati dinamičke i stabilne performanse izlaznog valnog oblika i pojednostaviti dizajn cijelog sustava, tako da sustav ima dobru konzistentnost .
Inverter je energetski elektronički krug koji može pretvoriti istosmjernu struju iz niza solarnih ćelija u izmjeničnu struju za napajanje izmjeničnog opterećenja. To je ključna komponenta cjelokupnog sustava za proizvodnju solarne energije. Solarni pretvarač izvan mreže ima dvije osnovne funkcije: s jedne strane, daje snagu za dovršetak DC/AC pretvorbe u AC opterećenje, a s druge strane, pronalazi najbolju radnu točku za optimizaciju učinkovitosti solarnog fotonaponskog sustava. Za specifično sunčevo zračenje, temperaturu i vrste solarnih ćelija, solarni fotonaponski sustavi imaju jedinstven optimalni napon i struju, omogućujući fotonaponskom sustavu za proizvodnju energije da emitira maksimalnu snagu. Stoga se predlažu sljedeći osnovni zahtjevi za pretvarače u izvanmrežnim solarnim fotonaponskim sustavima za proizvodnju energije:
1) Pretvarač bi trebao imati razumnu strujnu strukturu, strog odabir komponenti i razne zaštitne funkcije, kao što je zaštita od promjene polariteta ulazne istosmjerne struje, zaštita od kratkog spoja na izlazu izmjenične struje, zaštita od pregrijavanja, zaštita od preopterećenja itd.
2) Ima širok raspon prilagodbe istosmjernog ulaznog napona. Zbog varijacije napona terminala polja solarnih ćelija s opterećenjem i intenzitetom sunčeve svjetlosti, iako baterija ima stezni učinak na napon solarne ćelije, napon baterije varira s promjenama preostalog kapaciteta i unutarnjeg otpora baterija, osobito kada baterija stari, raspon varijacije napona na terminalu je velik, kao u bateriji od 12 V, napon na terminalu može varirati između 10 V i 16 V, što zahtijeva da pretvarač osigura normalan rad unutar širokog raspona ulaznog istosmjernog napona i osigurajte da je AC izlazni napon stabilan unutar raspona napona koji zahtijeva opterećenje.
3) Inverter bi trebao minimizirati međustupnjeve pretvorbe električne energije kako bi uštedio troškove i poboljšao učinkovitost.
4) Inverteri bi trebali imati visoku učinkovitost. Zbog trenutno visoke cijene solarnih ćelija, kako bi se maksimalno iskoristila solarna ćelija i poboljšala učinkovitost sustava, potrebno je poboljšati učinkovitost invertera.
5) Inverteri bi trebali imati visoku pouzdanost. Trenutačno se izvanmrežni solarni fotonaponski sustavi za proizvodnju energije uglavnom koriste u udaljenim područjima, a mnogi izvanmrežni solarni fotonaponski sustavi za proizvodnju energije nemaju posadu i održavaju se. To zahtijeva visoku pouzdanost pretvarača.
6) Izlazni napon pretvarača iste je frekvencije i amplitude kao napon domaće mreže, prikladan za opća električna opterećenja.
7) U solarnim fotonaponskim sustavima za proizvodnju električne energije izvan mreže srednjeg do velikog kapaciteta, izlaz pretvarača trebao bi biti sinusni val s malim izobličenjem. Zbog upotrebe pravokutnog vala napajanja u sustavima srednjeg do velikog kapaciteta, izlaz će sadržavati više harmonijskih komponenti, a viši harmonici će generirati dodatne gubitke. Mnogi izvanmrežni solarni fotonaponski sustavi za proizvodnju energije opterećeni su komunikacijskom ili instrumentalnom opremom, koja ima visoke zahtjeve za kvalitetom električne energije. Za izmjenjivače u izvanmrežnim solarnim fotonaponskim sustavima za proizvodnju energije, postoje dva zahtjeva za visokokvalitetni izlazni valni oblik: prvo, visoka točnost u stabilnom stanju, uključujući male THD vrijednosti, i nema statičkih razlika u fazi i amplitudi između osnovne komponente i referentne valni oblik; Drugo je dobra dinamička izvedba, što znači brzo prilagođavanje vanjskim smetnjama i male promjene u izlaznom valnom obliku.
