Aktualisht, sistemi fotovoltaik i gjenerimit të energjisë në Kinë është kryesisht një sistem DC, i cili karikon energjinë elektrike të gjeneruar nga bateria diellore, dhe bateria furnizon drejtpërdrejt me energji ngarkesën. Për shembull, sistemi i ndriçimit diellor shtëpiak në Kinën Veriperëndimore dhe sistemi i furnizimit me energji i stacioneve me mikrovalë larg rrjetit janë të gjitha sisteme DC. Ky lloj sistemi ka një strukturë të thjeshtë dhe kosto të ulët. Megjithatë, për shkak të tensioneve të ndryshme DC të ngarkesës (si 12V, 24V, 48V, etj.), është e vështirë të arrihet standardizimi dhe përputhshmëria e sistemit, veçanërisht për energjinë civile, pasi shumica e ngarkesave AC përdoren me energji DC. Është e vështirë që furnizimi me energji fotovoltaike të furnizojë me energji elektrike të hyjë në treg si mall. Përveç kësaj, gjenerimi i energjisë fotovoltaike përfundimisht do të arrijë funksionimin e lidhur me rrjetin, i cili duhet të miratojë një model të pjekur tregu. Në të ardhmen, sistemet e gjenerimit të energjisë fotovoltaike AC do të bëhen rrjedha kryesore e gjenerimit të energjisë fotovoltaike.
Kërkesat e sistemit të gjenerimit të energjisë fotovoltaike për furnizimin me energji me inverter
Sistemi fotovoltaik i gjenerimit të energjisë që përdor energji dalëse AC përbëhet nga katër pjesë: grupi fotovoltaik, kontrolluesi i ngarkimit dhe shkarkimit, bateria dhe invertori (sistemi i gjenerimit të energjisë i lidhur me rrjetin në përgjithësi mund të kursejë baterinë), dhe invertori është komponenti kryesor. Sistemi fotovoltaik ka kërkesa më të larta për invertorët:
1. Kërkohet efikasitet i lartë. Për shkak të çmimit të lartë të qelizave diellore aktualisht, për të maksimizuar përdorimin e qelizave diellore dhe për të përmirësuar efikasitetin e sistemit, është e nevojshme të bëhet përpjekje për të përmirësuar efikasitetin e inverterit.
2. Kërkohet besueshmëri e lartë. Aktualisht, sistemet fotovoltaike të gjenerimit të energjisë përdoren kryesisht në zona të largëta dhe shumë centrale elektrike janë të pambikëqyrura dhe të mirëmbajtura. Kjo kërkon që invertori të ketë një strukturë të arsyeshme qarku, përzgjedhje të rreptë të komponentëve dhe kërkon që invertori të ketë funksione të ndryshme mbrojtëse, të tilla si mbrojtja e lidhjes së polaritetit DC në hyrje, mbrojtja nga qarku i shkurtër në dalje AC, mbrojtja nga mbinxehja, mbrojtja nga mbingarkesa, etj.
3. Tensioni hyrës DC kërkohet të ketë një gamë të gjerë përshtatjeje. Meqenëse tensioni i terminalit të baterisë ndryshon me ngarkesën dhe intensitetin e dritës së diellit, megjithëse bateria ka një efekt të rëndësishëm në tensionin e baterisë, tensioni i baterisë luhatet me ndryshimin e kapacitetit të mbetur të baterisë dhe rezistencës së brendshme. Sidomos kur bateria është duke u plakur, tensioni i terminalit të saj ndryshon shumë. Për shembull, tensioni i terminalit të një baterie 12 V mund të ndryshojë nga 10 V në 16 V. Kjo kërkon që invertori të funksionojë në një tension më të madh DC. Siguron funksionimin normal brenda diapazonit të tensionit hyrës dhe siguron stabilitetin e tensionit dalës AC.
4. Në sistemet fotovoltaike të gjenerimit të energjisë me kapacitet të mesëm dhe të madh, dalja e furnizimit me energji të inverterit duhet të jetë një valë sinusoidale me më pak shtrembërim. Kjo ndodh sepse në sistemet me kapacitet të mesëm dhe të madh, nëse përdoret fuqi me valë katrore, dalja do të përmbajë më shumë komponentë harmonikë, dhe harmonikët më të lartë do të gjenerojnë humbje shtesë. Shumë sisteme fotovoltaike të gjenerimit të energjisë janë të ngarkuara me pajisje komunikimi ose instrumentesh. Pajisjet kanë kërkesa më të larta për cilësinë e rrjetit elektrik. Kur sistemet fotovoltaike të gjenerimit të energjisë me kapacitet të mesëm dhe të madh janë të lidhura me rrjetin, për të shmangur ndotjen e energjisë me rrjetin publik, inverteri kërkohet gjithashtu të prodhojë një rrymë sinusoidale.
Invertori e shndërron rrymën e vazhdueshme në rrymë alternative. Nëse tensioni i rrymës së vazhdueshme është i ulët, ai përforcohet nga një transformator i rrymës alternative për të marrë një tension dhe frekuencë standarde të rrymës alternative. Për invertorët me kapacitet të madh, për shkak të tensionit të lartë të bus-it DC, dalja AC në përgjithësi nuk ka nevojë për një transformator për ta rritur tensionin në 220V. Në invertorët me kapacitet të mesëm dhe të vogël, tensioni DC është relativisht i ulët, siç është 12V. Për 24V, duhet të projektohet një qark përforcues. Invertorët me kapacitet të mesëm dhe të vogël në përgjithësi përfshijnë qarqe invertori push-pull, qarqe invertori me urë të plotë dhe qarqe invertori përforcues me frekuencë të lartë. Qarqet push-pull lidhin spinën neutrale të transformatorit përforcues me furnizimin pozitiv të energjisë dhe dy tuba energjie. Puna alternative, dalja e energjisë AC, për shkak se transistorët e energjisë janë të lidhur me tokën e përbashkët, qarqet e drejtimit dhe kontrollit janë të thjeshta dhe për shkak se transformatori ka një induktancë të caktuar rrjedhjeje, ai mund të kufizojë rrymën e qarkut të shkurtër, duke përmirësuar kështu besueshmërinë e qarkut. Disavantazhi është se shfrytëzimi i transformatorit është i ulët dhe aftësia për të drejtuar ngarkesa induktive është e dobët.
Qarku inverter me urë të plotë kapërcen mangësitë e qarkut shtytës-tërheqës. Tranzistori i fuqisë rregullon gjerësinë e pulsit të daljes dhe vlera efektive e tensionit AC të daljes ndryshon në përputhje me rrethanat. Meqenëse qarku ka një lak të lirë rrotullimi, edhe për ngarkesa induktive, forma e valës së tensionit të daljes nuk do të shtrembërohet. Disavantazhi i këtij qarku është se transistorët e fuqisë të krahëve të sipërm dhe të poshtëm nuk e ndajnë tokëzimin, kështu që duhet të përdoret një qark i dedikuar i drejtimit ose një furnizim me energji i izoluar. Përveç kësaj, për të parandaluar përçueshmërinë e përbashkët të krahëve të sipërm dhe të poshtëm të urës, një qark duhet të projektohet për t'u fikur dhe pastaj për t'u ndezur, domethënë, duhet të vendoset një kohë e vdekur dhe struktura e qarkut është më e ndërlikuar.
Dalja e qarkut shtytës-tërheqës dhe qarkut me urë të plotë duhet të shtojë një transformator ngritës. Meqenëse transformatori ngritës është i madh në madhësi, me efikasitet të ulët dhe më i shtrenjtë, me zhvillimin e teknologjisë së elektronikës së fuqisë dhe mikroelektronikës, teknologjia e konvertimit ngritës me frekuencë të lartë përdoret për të arritur të kundërt. Mund të realizojë inverter me dendësi të lartë fuqie. Qarku i fuqizimit në fazën e përparme të këtij qarku inverter përdor strukturën shtytës-tërheqës, por frekuenca e punës është mbi 20KHz. Transformatori i fuqizimit përdor material bërthame magnetike me frekuencë të lartë, kështu që është i vogël në madhësi dhe i lehtë në peshë. Pas përmbysjes me frekuencë të lartë, ai shndërrohet në rrymë alternative me frekuencë të lartë përmes një transformatori me frekuencë të lartë, dhe më pas rryma e vazhdueshme me tension të lartë (zakonisht mbi 300V) merret përmes një qarku filtri ndreqësi me frekuencë të lartë, dhe më pas përmbyset përmes një qarku inverteri me frekuencë të fuqisë.
Me këtë strukturë qarku, fuqia e invertorit përmirësohet shumë, humbja pa ngarkesë e invertorit zvogëlohet përkatësisht dhe përmirësohet efikasiteti. Disavantazhi i qarkut është se qarku është i ndërlikuar dhe besueshmëria është më e ulët se dy qarqet e mësipërme.
Qarku i kontrollit të qarkut të inverterit
Qarqet kryesore të invertorëve të lartpërmendur duhet të realizohen nga një qark kontrolli. Në përgjithësi, ekzistojnë dy metoda kontrolli: valë katrore dhe valë pozitive dhe e dobët. Qarku i furnizimit me energji i invertorit me dalje të valës katrore është i thjeshtë, me kosto të ulët, por me efikasitet të ulët dhe me komponentë harmonikë të mëdhenj. Dalja e valës sinusoidale është trendi i zhvillimit të invertorëve. Me zhvillimin e teknologjisë së mikroelektronikës, kanë dalë edhe mikroprocesorë me funksione PWM. Prandaj, teknologjia e invertorit për dalje të valës sinusoidale është pjekur.
1. Invertorët me dalje me valë katrore aktualisht përdorin kryesisht qarqe të integruara me modulim të gjerësisë së pulsit, të tilla si SG 3 525, TL 494 etj. Praktika ka vërtetuar se përdorimi i qarqeve të integruara SG3525 dhe përdorimi i FET-ve të fuqisë si komponentë të fuqisë komutuese mund të arrijnë performancë dhe çmim relativisht të lartë të invertorëve. Meqenëse SG3525 ka aftësinë të drejtojë drejtpërdrejt FET-et e fuqisë dhe ka burim reference të brendshëm dhe amplifikator operacional dhe funksion mbrojtjeje nga nëntensioni, qarku i tij periferik është shumë i thjeshtë.
2. Qarku i integruar i kontrollit të inverterit me dalje sinusoidale, qarku i kontrollit të inverterit me dalje sinusoidale mund të kontrollohet nga një mikroprocesor, siç është 80 C 196 MC i prodhuar nga INTEL Corporation dhe i prodhuar nga Motorola Company. MP 16 dhe PI C 16 C 73 të prodhuar nga MICRO CHIP Company, etj. Këta kompjuterë me një çip të vetëm kanë gjeneratorë të shumtë PWM dhe mund të caktojnë krahët e sipërm dhe të sipërm të urës. Gjatë kohës së vdekur, përdorni 80 C 196 MC të kompanisë INTEL për të realizuar qarkun e daljes sinusoidale, 80 C 196 MC për të përfunduar gjenerimin e sinjalit sinusoidale dhe për të zbuluar tensionin e daljes AC për të arritur stabilizimin e tensionit.
Përzgjedhja e Pajisjeve të Energjisë në Qarkun Kryesor të Inverterit
Zgjedhja e komponentëve kryesorë të fuqisë sëinverterështë shumë e rëndësishme. Aktualisht, komponentët më të përdorur të fuqisë përfshijnë transistorët e fuqisë Darlington (BJT), transistorët me efekt të fushës së fuqisë (MOS-F ET), transistorët me portë të izoluar (IGB). T) dhe tiristorët e fikjes (GTO), etj., pajisjet më të përdorura në sistemet me tension të ulët me kapacitet të vogël janë MOS FET, sepse MOS FET ka rënie të tensionit në gjendje të ndezur më të ulët dhe rënie të tensionit në gjendje të ndezur më të lartë. Frekuenca e ndërrimit të IG BT përdoret përgjithësisht në sistemet me tension të lartë dhe kapacitet të madh. Kjo ndodh sepse rezistenca në gjendje të ndezur e MOS FET rritet me rritjen e tensionit, dhe IG BT zë një avantazh më të madh në sistemet me kapacitet të mesëm, ndërsa në sistemet me kapacitet super të madh (mbi 100 kVA), GTO-të përdoren përgjithësisht si komponentë të fuqisë.
Koha e postimit: 21 tetor 2021
