Արևային ինվերտորի սկզբունքը և կիրառումը

Ներկայումս Չինաստանի ֆոտոգալվանային էներգիայի արտադրության համակարգը հիմնականում DC համակարգ է, որը պետք է լիցքավորի արևային մարտկոցից ստացված էլեկտրական էներգիան, և մարտկոցը ուղղակիորեն էներգիա է մատակարարում բեռին: Օրինակ, Հյուսիսարևմտյան Չինաստանում կենցաղային արևային լուսավորության համակարգը և ցանցից հեռու գտնվող միկրոալիքային կայանի էլեկտրամատակարարման համակարգը բոլորը DC համակարգ են: Այս տեսակի համակարգն ունի պարզ կառուցվածք և ցածր արժեք: Այնուամենայնիվ, բեռնվածության տարբեր հաստատուն լարումների պատճառով (օրինակ՝ 12V, 24V, 48V և այլն), դժվար է հասնել համակարգի ստանդարտացման և համատեղելիության, հատկապես քաղաքացիական էներգիայի համար, քանի որ AC բեռների մեծ մասն օգտագործվում է DC հոսանքով: . Ֆոտովոլտային էլեկտրամատակարարման համար դժվար է էլեկտրաէներգիա մատակարարել, որպեսզի շուկա մտնի որպես ապրանք։ Բացի այդ, ֆոտոգալվանային էներգիայի արտադրությունը ի վերջո կհասնի ցանցին միացված աշխատանքի, որը պետք է ընդունի հասուն շուկայական մոդել: Ապագայում AC ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության համակարգերը կդառնան ֆոտոգալվանային էներգիայի արտադրության հիմնական հոսքը:
Ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության համակարգի պահանջները ինվերտորային էներգիայի մատակարարման համար

AC հոսանքի ելք օգտագործող ֆոտոգալվանային էներգիայի արտադրության համակարգը բաղկացած է չորս մասից՝ ֆոտոգալվանային զանգված, լիցքավորման և լիցքաթափման կարգավորիչ, մարտկոց և ինվերտոր (ցանցին միացված էներգիայի արտադրության համակարգը կարող է ընդհանուր առմամբ խնայել մարտկոցը), և ինվերտորը հիմնական բաղադրիչն է: Ֆոտովոլտաիկն ավելի բարձր պահանջներ ունի ինվերտորների համար.

1. Պահանջվում է բարձր արդյունավետություն։ Ներկայում արևային մարտկոցների բարձր գնի պատճառով արևային մարտկոցների օգտագործումը առավելագույնի հասցնելու և համակարգի արդյունավետությունը բարելավելու համար անհրաժեշտ է փորձել բարելավել ինվերտորի արդյունավետությունը:

2. Պահանջվում է բարձր հուսալիություն: Ներկայումս ֆոտոգալվանային էլեկտրաէներգիայի արտադրության համակարգերը հիմնականում օգտագործվում են հեռավոր վայրերում, իսկ շատ էլեկտրակայաններ գտնվում են առանց հսկողության և սպասարկման: Սա պահանջում է, որ ինվերտորն ունենա ողջամիտ շղթայի կառուցվածք, խիստ բաղադրիչների ընտրություն և պահանջի, որ ինվերտորը ունենա տարբեր պաշտպանական գործառույթներ, ինչպիսիք են մուտքային DC բևեռականության միացման պաշտպանությունը, AC ելքի կարճ միացումից պաշտպանությունը, գերտաքացումից, գերբեռնվածությունից պաշտպանությունը և այլն:

3. DC մուտքային լարումը պահանջվում է հարմարվողականության լայն շրջանակ ունենալու համար: Քանի որ մարտկոցի տերմինալային լարումը փոխվում է բեռի և արևի լույսի ինտենսիվության հետ, չնայած մարտկոցը կարևոր ազդեցություն ունի մարտկոցի լարման վրա, մարտկոցի լարումը տատանվում է մարտկոցի մնացած հզորության և ներքին դիմադրության փոփոխության հետ: Հատկապես, երբ մարտկոցը ծերանում է, դրա տերմինալային լարումը շատ տարբեր է: Օրինակ, 12 Վ մարտկոցի տերմինալային լարումը կարող է տատանվել 10 Վ-ից մինչև 16 Վ: Սա պահանջում է, որ ինվերտորը աշխատի ավելի մեծ DC-ով:

4. Միջին և մեծ հզորության ֆոտոգալվանային էլեկտրաէներգիայի արտադրության համակարգերում ինվերտորային էներգիայի մատակարարման ելքը պետք է լինի սինուսային ալիք՝ ավելի քիչ աղավաղումներով: Դա պայմանավորված է նրանով, որ միջին և մեծ հզորության համակարգերում, եթե օգտագործվում է քառակուսի ալիքային հզորություն, ելքը կպարունակի ավելի շատ ներդաշնակ բաղադրիչներ, իսկ ավելի բարձր ներդաշնակությունները կառաջացնեն լրացուցիչ կորուստներ: Ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության շատ համակարգեր բեռնված են կապի կամ գործիքավորման սարքավորումներով: Սարքավորումն ունի ավելի բարձր պահանջներ էլեկտրացանցերի որակի վերաբերյալ: Երբ միջին և մեծ հզորության ֆոտոգալվանային էներգիայի արտադրության համակարգերը միացված են ցանցին, հանրային ցանցով էլեկտրաէներգիայի աղտոտումից խուսափելու համար, ինվերտորից պահանջվում է նաև սինուս ալիքի հոսանք թողարկել:

Inverter-ը ուղղակի հոսանքը փոխակերպում է փոփոխական հոսանքի: Եթե ​​ուղիղ հոսանքի լարումը ցածր է, այն ուժեղացվում է փոփոխական հոսանքի տրանսֆորմատորով, որպեսզի ստացվի ստանդարտ փոփոխական հոսանքի լարում և հաճախականություն: Մեծ հզորության ինվերտորների համար, DC ավտոբուսի բարձր լարման պատճառով, AC ելքը սովորաբար տրանսֆորմատորի կարիք չունի լարումը մինչև 220 Վ բարձրացնելու համար: Միջին և փոքր հզորության ինվերտորներում հաստատուն լարումը համեմատաբար ցածր է, օրինակ՝ 12 Վ, 24 Վ-ի համար պետք է նախագծվի ուժեղացման միացում: Միջին և փոքր հզորության ինվերտորները սովորաբար ներառում են ինվերտորային սխեմաներ, լրիվ կամուրջով ինվերտորային սխեմաներ և բարձր հաճախականության խթանման ինվերտորային սխեմաներ: Հրում-քաշման սխեմաները միացնում են խթանիչ տրանսֆորմատորի չեզոք խրոցը դրական սնուցման աղբյուրին, և երկու հոսանքի խողովակներ Այլընտրանքային աշխատանք, ելքային AC հոսանք, քանի որ հոսանքի տրանզիստորները միացված են ընդհանուր հողին, շարժիչը և կառավարման սխեմաները պարզ են, և քանի որ տրանսֆորմատորն ունի որոշակի արտահոսքի ինդուկտիվություն, այն կարող է սահմանափակել կարճ միացման հոսանքը, դրանով իսկ բարելավելով շղթայի հուսալիությունը: Թերությունն այն է, որ տրանսֆորմատորի օգտագործումը ցածր է, իսկ ինդուկտիվ բեռներ վարելու հնարավորությունը՝ թույլ:
Ամբողջական կամուրջ ինվերտորային միացումը հաղթահարում է հրում-քաշման միացման թերությունները: Էլեկտրաէներգիայի տրանզիստորը կարգավորում է ելքային իմպուլսի լայնությունը, և ելքային AC լարման արդյունավետ արժեքը համապատասխանաբար փոխվում է: Քանի որ շղթան ունի ազատ պտտվող հանգույց, նույնիսկ ինդուկտիվ բեռների դեպքում, ելքային լարման ալիքի ձևը չի աղավաղվի: Այս շղթայի թերությունն այն է, որ վերին և ստորին թևերի ուժային տրանզիստորները չեն կիսում հողը, ուստի պետք է օգտագործվի հատուկ շարժիչ միացում կամ մեկուսացված էլեկտրամատակարարում: Բացի այդ, վերին և ստորին կամրջի թևերի ընդհանուր անցկացումը կանխելու համար պետք է նախագծել մի շղթա, որպեսզի անջատվի, այնուհետև միացվի, այսինքն՝ սահմանվի մեռած ժամանակ, իսկ շղթայի կառուցվածքն ավելի բարդ է:

Հրում-քաշման շղթայի և լրիվ կամուրջ շղթայի ելքը պետք է ավելացնեն բարձրացող տրանսֆորմատոր: Քանի որ աճող տրանսֆորմատորը մեծ է չափսերով, ցածր արդյունավետությամբ և ավելի թանկ, ուժային էլեկտրոնիկայի և միկրոէլեկտրոնիկայի տեխնոլոգիայի զարգացման հետ մեկտեղ օգտագործվում է բարձր հաճախականության աստիճանական փոխակերպման տեխնոլոգիա՝ հակադարձին հասնելու համար: Այն կարող է իրականացնել բարձր էներգիայի խտության ինվերտոր: Այս ինվերտորային շղթայի առջևի փուլի ուժեղացման սխեման ընդունում է հրում-քաշման կառուցվածքը, սակայն աշխատանքային հաճախականությունը 20 ԿՀց-ից բարձր է: Ակտիվ տրանսֆորմատորը ընդունում է բարձր հաճախականության մագնիսական միջուկային նյութ, ուստի այն փոքր է չափերով և թեթև քաշով: Բարձր հաճախականության ինվերսիայից հետո այն վերածվում է բարձր հաճախականության փոփոխական հոսանքի՝ բարձր հաճախականության տրանսֆորմատորի միջոցով, այնուհետև բարձր լարման ուղիղ հոսանքը (ընդհանուր առմամբ 300 Վ-ից բարձր) ստացվում է բարձր հաճախականության ուղղիչի ֆիլտրի շղթայի միջոցով, այնուհետև շրջվում է հզորության հաճախականության ինվերտորի միացում:

Շղթայի այս կառուցվածքով մեծապես բարելավվում է ինվերտորի հզորությունը, համապատասխանաբար կրճատվում է ինվերտորի առանց բեռի կորուստը և բարելավվում է արդյունավետությունը: Շղթայի թերությունն այն է, որ շղթան բարդ է, իսկ հուսալիությունը ավելի ցածր է, քան վերը նշված երկու սխեմաները:

Ինվերտորային շղթայի կառավարման միացում

Վերոհիշյալ ինվերտորների հիմնական սխեմաները բոլորն էլ պետք է իրականացվեն կառավարման սխեմայի միջոցով: Ընդհանրապես, գոյություն ունի վերահսկման երկու եղանակ՝ քառակուսի ալիք և դրական և թույլ ալիք: Քառակուսի ալիքի ելքով ինվերտորային էլեկտրամատակարարման սխեման պարզ է, ցածր գնով, բայց ցածր արդյունավետությամբ և մեծ ներդաշնակ բաղադրիչներով: . Սինուսային ալիքի ելքը ինվերտորների զարգացման միտումն է: Միկրոէլեկտրոնիկայի տեխնոլոգիայի զարգացման հետ մեկտեղ դուրս են եկել նաև PWM ֆունկցիաներով միկրոպրոցեսորներ։ Հետևաբար, սինուսային ալիքի ելքի ինվերտորային տեխնոլոգիան հասունացել է:

1. Քառակուսի ալիքի ելքով ինվերտորները ներկայումս հիմնականում օգտագործում են իմպուլսային լայնության մոդուլյացիայի ինտեգրալ սխեմաներ, ինչպիսիք են SG 3 525, TL 494 և այլն: Պրակտիկան ապացուցել է, որ SG3525 ինտեգրալային սխեմաների օգտագործումը և ուժային FET-ների օգտագործումը որպես անջատիչ էներգիայի բաղադրիչներ կարող են հասնել համեմատաբար բարձր արդյունավետության և գների ինվերտորների: Քանի որ SG3525-ը կարող է ուղղակիորեն վարել ուժային FET-ների հնարավորությունը և ունի ներքին հղման աղբյուր և գործառնական ուժեղացուցիչ և թերլարման պաշտպանության գործառույթ, ուստի դրա ծայրամասային միացումը շատ պարզ է:

2. Սինուսային ալիքի ելքով ինվերտերի կառավարման ինտեգրալ շղթան, սինուսային ալիքի ելքով ինվերտորի կառավարման միացումը կարող է կառավարվել միկրոպրոցեսորով, ինչպիսին է 80 C 196 MC-ն, որը արտադրվում է INTEL կորպորացիայի կողմից և արտադրվում է Motorola ընկերության կողմից: MP 16 և PI C 16 C 73 արտադրված MI-CRO CHIP ընկերության կողմից և այլն: Այս մեկ չիպով համակարգիչներն ունեն բազմաթիվ PWM գեներատորներ և կարող են կարգավորել վերին և վերին կամրջի թեւերը: Մահացած ժամանակի ընթացքում օգտագործեք INTEL ընկերության 80 C 196 MC՝ սինուսային ալիքի ելքային միացումն իրականացնելու համար, 80 C 196 MC՝ ավարտելու սինուսային ալիքի ազդանշանի արտադրությունը և հայտնաբերեք AC ելքային լարումը լարման կայունացման հասնելու համար:

Էլեկտրաէներգիայի սարքերի ընտրություն ինվերտորի հիմնական շղթայում

-ի հիմնական ուժային բաղադրիչների ընտրությունըինվերտորշատ կարևոր է. Ներկայումս ամենաշատ օգտագործվող էներգիայի բաղադրիչները ներառում են Darlington ուժային տրանզիստորները (BJT), ուժային դաշտի ազդեցության տրանզիստորները (MOS-F ET), մեկուսացված դարպասի տրանզիստորները (IGB): T) և անջատող թրիստորը (GTO) և այլն, փոքր հզորության ցածր լարման համակարգերում ամենաշատ օգտագործվող սարքերը MOS FET-ն են, քանի որ MOS FET-ն ունի ավելի ցածր վիճակի լարման անկում և ավելի բարձր: IG BT-ի միացման հաճախականությունը սովորաբար. օգտագործվում է բարձր լարման և մեծ հզորության համակարգերում։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ MOS FET-ի կայուն դիմադրությունը մեծանում է լարման ավելացման հետ, և IG BT-ն միջին հզորության համակարգերում ավելի մեծ առավելություն է զբաղեցնում, մինչդեռ գերխոշոր հզորության (100 կՎԱ-ից բարձր) համակարգերում սովորաբար օգտագործվում են GTO-ները: որպես ուժային բաղադրիչներ: