Í stuttu máli má skipta vinnuferli PV inverter í þrjú kjarnastig:orkuöflun og hagræðingu, DC-AC umbreyting, ognetaðlögun-tengd/slökkt-net. Eftirfarandi er ítarleg sundurliðun frá sjónarhornum grunnreglum, kjarnaeiningum og lykiltækni:
I. Kjarnastarfsmarkmið
Framleiðslueiginleikar PV eininga eru mjög viðkvæmir fyrir lýsingu og hitastigi, sem sýnir ólínulegt samband milli úttaksspennu og straums. Þar að auki er ekki hægt að tengja beint myndað jafnstraumsafl beint við rafmagnsnetið eða keyra hefðbundið AC álag. Þess vegna þarf inverterinn að ná tveimur kjarnamarkmiðum:
Hámarka afköst: Fylgstu með hámarksafköstum PV eininga í rauntíma með MPPT tækni til að bæta orkuframleiðslu skilvirkni eins mikið og mögulegt er.
Bylgjulögun og samstilling: Umbreyttu jafnstraumsafli í sinusoidal riðstraumsafl sem uppfyllir netstaðla (með samkvæmri spennu, tíðni og fasa við rafmagnsnetið) til að tryggja nettengt öryggi eða stöðugan rekstur utan-nets álags.
II. Grunnvinnuferli photovoltaic inverters
Að taka það algengastanettengdir PV invertarar-sem dæmi má skipta heildarvinnuferlinu í fjögur skref:
Skref 1: DC inntak og síun (DC-hliðarvinnsla)
Jafnstraumsaflframleiðslan frá rað-/samhliða-tengdum sólarljósaeiningum er ekki algerlega stöðug, með spennugárum og straumsveiflum sem stafa af breytingum á birtu og mismunandi eiginleikum eininga.
Inverterinn tengist fyrst við DC rafmagnið í gegnum aDC öryggi(fyrir yfirstraumsvörn) og aDC straumvörn(fyrir yfirspennuvörn).
Þá, síu hringrás sem samanstendur afDC síuþéttar/spólurer notað til að jafna sveiflur DC spennunnar, sem gefur stöðugt DC inntak fyrir síðara umbreytingarstigið.
Skref 2: Hámarks Power Point Tracking (MPPT)
Þetta er lykilhlekkur fyrir inverterinn til að bæta orkuframleiðslu skilvirkni. Meginreglan er að greina úttaksspennu og straum PV eininga í rauntíma í gegnumstjórnalgrím, reiknaðu út núverandi úttaksafl og stilltu DC inntaksspennu invertersins á virkan hátt til að halda PV einingunum í gangi á þeim tímapunkti sem hámarksaflframleiðsla er á öllum tímum.
Algengar MPPT reiknirit: Truflun og athugun (P&O), Incremental Conductance (INC). Meðal þeirra hefur stigvaxandi leiðniaðferðin meiri nákvæmni og hentar fyrir aðstæður með hröðum breytingum á lýsingu.
Framkvæmdaraðferð: Stilltu DC spennuna í gegnum aDC-DC breytir(eins og Boost step-upp hringrás). Þegar úttaksspenna PV eininga er lág, eykur Boost hringrás hana upp í DC strætóspennu sem hentar fyrir snúning (td 380V DC strætó sem samsvarar 380V AC framleiðsla).
Skref 3: DC-AC umbreyting (core Inversion Stage)
Þetta er kjarnahlutverk inverterans, sem í raun og veru breytir stöðugu jafnstraumsafli í straumafl sem líkist sinusbylgju í gegnum hátíðni á-slökktafl rafeindaskipta tæki. Samkvæmt mismunandi staðfræðilegum uppbyggingum er það aðallega skipt íeinfasa inverters(fyrir borgaraleg lítil-aflforrit) ogþriggja-fasa inverters(fyrir iðnaðar- og verslunarmikil-aflforrit), með samræmdum grunnreglum:
Skipt um tæki: Einangraðir hliðar tvískauta smára (IGBT) eða málm-oxíð-hálfleiðarasviðs-áhrifa smára (MOSFETs) eru teknir upp, sem eru „rafrænir rofar“ fyrir aflbreytingu og geta lokið kveikt-slökktstýringu innan míkrósekúndna.
Inverter brú staðfræði: Algengast er að notafull-brúar inverter hringrás(með 4 skiptitæki fyrir einn-fasa og 6 fyrir þriggja-fasa). Tökum einfasa full-brúarhringrásina sem dæmi:
Stýringin gefur útPWM merki (pulse Width Modulation).til að stjórna kveikt-slökkt röð og vinnulotu 4 IGBT.
Með því að stilla púlsbreiddina er „ferhyrningsbylgjupúlslest“ úttakið frá skiptibúnaðinum síað til að mynda straumafl nálægt sinusbylgju.
AC síun: Rekstraraflið eftir snúning inniheldur há-tíðniharmoník, sem þarf að sía út meðLC síu hringrássamanstendur af AC síu inductors og þéttum til að fá hreint sinusoidal AC afl.
Skref 4: Net-tengt/slökkt-netaðlögun og vernd (AC-hliðarvinnsla)
1. Nettengdir invertarar-: Samstilling og nettenging
Ef inverterinn er notaður fyrir nettengda-orkuframleiðslu, er nauðsynlegt að tryggja að úttakið AC afl séí sömu tíðni, fasa og spennusem rafmagnsnet:
Rauntími-greinir spennutíðni og fasa raforkukerfisins í gegnumPhase-Locked Loop (PLL) tækni, stilltu fasa og tíðni AC aflgjafa frá inverterinu og náðu nákvæmri samstillingu við rafmagnsnetið.
Tengstu við rafmagnsnetið í gegnum anAC tengiliði, og tryggðu nettengt-öryggi í gegnumeyjavörn, yfirspennu/undirspennuvörn, yfirstraumsvörn, tíðnivörn, o.s.frv. (t.d. þegar rafmagnskerfið er rafmagnslaust, verður inverterinn að hætta að virka strax til að koma í veg fyrir að „eyjaáhrif“ stofni viðhaldsfólki í hættu).
2. Slökkt-netinvertarar: Bein aflgjafi
Ef inverterinn er notaður í utan-netkerfi (td ljósaflgjafa á afskekktum svæðum), er síað sinusoidal riðstraumurinn beint til hleðslunnar (td heimilistækjum, iðnaðarbúnaði). Á sama tíma er hægt að sameina það með orkugeymslurafhlöðum til að ná stöðugri spennustjórnun.
III. Helstu tegundir ljósvaka og staðfræðilegur munur
Mismunandi gerðir af inverterum hafa smámun á staðfræði snúningsstigsins og henta fyrir mismunandi aðstæður:
Miðlægir invertarar(mikil-afl, fyrir iðnaðar-/viðskiptanotkun og ljósorkuver):
Samþykkjaafltíðnispennir/há-tíðnispennirstaðfræði. Sumar spennulausar (ekki-einangraðar) gerðir ná einangrun í gegnum þétta, þar sem afl nær nokkrum megavöttum. Þau einkennast af mikilli samþættingu og þægilegum rekstri og viðhaldi.
Strengjabreytir(miðlungs og lítið afl, til heimilisnota og dreifð ljósvakakerfi):
Hver PV strengur er búinn sjálfstæðum MPPT stjórnanda og öfugsnúningsstigið tekur upp fulla-brúaruppbyggingu. Það getur fylgst með hámarksaflpunkti hvers strengs sjálfstætt og lagað sig að birtumun milli mismunandi strengja (td skygging).
Örinvertarar(lágt-afl, fyrir heimilisljóskerfum):
Beint uppsett aftan á PV einingum, með einum microinverter sem samsvarar einni einingu, sem gerir "eining-stigssnúning". Það hefur hæstu MPPT nákvæmni og hentar fyrir flókið lýsingarumhverfi.
IV. Helstu tæknivísar og áhrif á árangur
Inversion skilvirkni: Há-gæða invertarar geta náð yfir 98% hámarksnýtni (evrópsk skilvirkni), sem er aðallega háð leiðnartapi skiptibúnaðar og rakningarnákvæmni MPPT.
Total Harmonic Distortion (THD): Grid-tengdir invertarar þurfa THD Minna en eða jafnt og 5%. Því lægra sem THD er, því hreinni er úttakssínusbylgjan og því minni truflun á raforkukerfinu.
MPPT skilvirkni: Almennt þarf að vera meira en eða jafnt og 99%, sem hefur bein áhrif á heildarorkuframleiðslu ljósvakakerfisins.
Samantekt
Kjarninn í PV inverter er aðgera sér grein fyrir umbreytingu aflforms með-hátíðnimótun með rafeindabúnaði sem kjarna, á sama tíma og þú nærð orkuhagræðingu og netaðlögun með stjórnalgrími. Kjarninn í starfsreglu þess liggur í:að gera sérhæfingu aflgjafa með DC-DC breytum, ná DC-AC umbreytingu í gegnum PWM-mótaðar inverter brýr og tryggja örugga nettengingu í gegnum fasa-læstar lykkjur og verndarrásir. Þetta ferli nýtir ekki aðeins hraðskiptaeiginleika rafeindatækninnar heldur sameinar einnig nákvæma stjórnun stjórnunarkenninga, sem þjónar sem lykilhlekkur fyrir skilvirka nýtingu orku í raforkuframleiðslukerfum með ljósvökva.
