Hiện nay, hệ thống phát điện quang điện của Trung Quốc chủ yếu là hệ thống DC, dùng để sạc năng lượng điện do pin mặt trời tạo ra và pin trực tiếp cung cấp năng lượng cho phụ tải. Ví dụ, hệ thống chiếu sáng hộ gia đình bằng năng lượng mặt trời ở Tây Bắc Trung Quốc và hệ thống cấp điện trạm vi sóng cách xa lưới điện đều là hệ thống DC. Loại hệ thống này có cấu trúc đơn giản và chi phí thấp. Tuy nhiên, do các điện áp DC tải khác nhau (như 12V, 24V, 48V, v.v.) nên khó đạt được tiêu chuẩn hóa và khả năng tương thích của hệ thống, đặc biệt là đối với nguồn điện dân dụng, vì hầu hết các tải AC đều được sử dụng với nguồn DC. . Rất khó để nguồn cung cấp năng lượng quang điện có thể cung cấp điện vào thị trường như một loại hàng hóa. Ngoài ra, việc sản xuất năng lượng quang điện cuối cùng sẽ đạt được hoạt động kết nối lưới, điều này phải áp dụng mô hình thị trường trưởng thành. Trong tương lai, hệ thống phát điện quang điện xoay chiều sẽ trở thành xu hướng chủ đạo trong sản xuất điện quang điện.
Các yêu cầu của hệ thống phát điện quang điện để cung cấp điện biến tần
Hệ thống phát điện quang điện sử dụng đầu ra nguồn điện xoay chiều bao gồm bốn phần: mảng quang điện, bộ điều khiển sạc và xả, pin và biến tần (hệ thống phát điện nối lưới nói chung có thể tiết kiệm pin) và biến tần là thành phần chính. Quang điện có yêu cầu cao hơn đối với bộ biến tần:
1. Cần có hiệu quả cao. Do giá pin mặt trời hiện nay cao, để tối đa hóa việc sử dụng pin mặt trời và nâng cao hiệu suất hệ thống, cần phải cố gắng cải thiện hiệu suất của biến tần.
2. Cần có độ tin cậy cao. Hiện nay, hệ thống phát điện quang điện chủ yếu được sử dụng ở các vùng sâu vùng xa, nhiều nhà máy điện không được giám sát và bảo trì. Điều này đòi hỏi biến tần phải có cấu trúc mạch hợp lý, lựa chọn thành phần nghiêm ngặt và yêu cầu biến tần có nhiều chức năng bảo vệ khác nhau, chẳng hạn như bảo vệ kết nối phân cực DC đầu vào, bảo vệ ngắn mạch đầu ra AC, bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quá tải, v.v.
3. Điện áp đầu vào DC cần có phạm vi thích ứng rộng. Do điện áp cực của pin thay đổi theo tải và cường độ ánh sáng mặt trời, mặc dù pin có ảnh hưởng quan trọng đến điện áp của pin nhưng điện áp của pin lại dao động theo sự thay đổi của dung lượng còn lại và điện trở trong của pin. Đặc biệt khi pin bị lão hóa, điện áp đầu cuối của nó rất khác nhau. Ví dụ: điện áp đầu cực của pin 12 V có thể thay đổi từ 10 V đến 16 V. Điều này đòi hỏi biến tần phải hoạt động ở mức DC lớn hơn. Đảm bảo hoạt động bình thường trong phạm vi điện áp đầu vào và đảm bảo sự ổn định của điện áp đầu ra AC.
4. Trong các hệ thống phát điện quang điện công suất trung bình và lớn, đầu ra của nguồn điện biến tần phải là sóng hình sin với ít biến dạng hơn. Điều này là do trong các hệ thống công suất trung bình và lớn, nếu sử dụng công suất sóng vuông, đầu ra sẽ chứa nhiều thành phần sóng hài hơn và sóng hài cao hơn sẽ tạo ra tổn thất bổ sung. Nhiều hệ thống phát điện quang điện được trang bị các thiết bị liên lạc hoặc thiết bị đo đạc. Các thiết bị có yêu cầu cao hơn về chất lượng của lưới điện. Khi hệ thống phát điện quang điện công suất vừa và lớn được kết nối với lưới điện, để tránh ô nhiễm điện năng với lưới điện công cộng, bộ biến tần cũng cần phải tạo ra dòng điện hình sin.
Biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều. Nếu điện áp dòng điện một chiều thấp, nó sẽ được tăng cường bằng máy biến dòng xoay chiều để có được điện áp và tần số dòng điện xoay chiều tiêu chuẩn. Đối với các bộ biến tần công suất lớn, do điện áp bus DC cao nên đầu ra AC thường không cần máy biến áp để tăng điện áp lên 220V. Trong các bộ biến tần công suất trung bình và nhỏ, điện áp DC tương đối thấp, chẳng hạn như 12V, đối với 24V phải thiết kế mạch tăng áp. Bộ biến tần công suất trung bình và nhỏ thường bao gồm mạch biến tần kéo đẩy, mạch biến tần toàn cầu và mạch biến tần tăng tần số cao. Mạch kéo đẩy nối phích cắm trung tính của máy biến áp tăng áp với nguồn điện dương và hai ống nguồn Công việc thay thế, nguồn điện xoay chiều đầu ra, do các bóng bán dẫn điện được nối với mặt đất chung nên mạch điều khiển và truyền động rất đơn giản, và bởi vì máy biến áp có độ tự cảm rò rỉ nhất định, nó có thể hạn chế dòng điện ngắn mạch, do đó cải thiện độ tin cậy của mạch. Nhược điểm là khả năng sử dụng máy biến áp thấp và khả năng điều khiển tải cảm ứng kém.
Mạch biến tần toàn cầu khắc phục được nhược điểm của mạch kéo đẩy. Transistor công suất điều chỉnh độ rộng xung đầu ra và giá trị hiệu dụng của điện áp xoay chiều đầu ra thay đổi tương ứng. Bởi vì mạch có vòng quay tự do nên ngay cả đối với tải cảm ứng, dạng sóng điện áp đầu ra sẽ không bị méo. Nhược điểm của mạch này là các bóng bán dẫn điện ở nhánh trên và nhánh dưới không nối đất nên phải sử dụng mạch truyền động chuyên dụng hoặc nguồn điện cách ly. Ngoài ra, để ngăn chặn sự dẫn truyền chung của các nhánh cầu trên và dưới, một mạch phải được thiết kế để tắt rồi bật lại, tức là phải đặt thời gian chết và cấu trúc mạch phức tạp hơn.
Đầu ra của mạch kéo đẩy và mạch toàn cầu phải thêm máy biến áp tăng áp. Bởi vì máy biến áp tăng cường có kích thước lớn, hiệu suất thấp và đắt tiền hơn, với sự phát triển của công nghệ điện tử công suất và vi điện tử, công nghệ chuyển đổi tăng cường tần số cao được sử dụng để đạt được hiệu suất ngược. Nó có thể nhận ra biến tần mật độ công suất cao. Mạch tăng áp giai đoạn trước của mạch biến tần này sử dụng cấu trúc kéo đẩy nhưng tần số làm việc trên 20KHz. Máy biến áp tăng áp sử dụng vật liệu lõi từ tính tần số cao nên có kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ. Sau khi đảo ngược tần số cao, nó được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều tần số cao thông qua máy biến áp tần số cao, sau đó dòng điện một chiều điện áp cao (thường trên 300V) được thu được thông qua mạch lọc chỉnh lưu tần số cao, sau đó được đảo ngược qua một mạch biến tần nguồn điện.
Với cấu trúc mạch này, công suất của biến tần được cải thiện đáng kể, tổn thất không tải của biến tần giảm tương ứng và hiệu suất được cải thiện. Nhược điểm của mạch là mạch phức tạp và độ tin cậy thấp hơn hai mạch trên.
Mạch điều khiển mạch biến tần
Các mạch chính của bộ biến tần nói trên đều cần được thực hiện bằng mạch điều khiển. Nói chung, có hai phương pháp điều khiển: sóng vuông và sóng dương và yếu. Mạch cấp nguồn biến tần đầu ra sóng vuông đơn giản, giá thành thấp nhưng hiệu suất thấp và thành phần hài lớn. . Đầu ra sóng sin là xu hướng phát triển của biến tần. Với sự phát triển của công nghệ vi điện tử, các bộ vi xử lý có chức năng điều khiển xung điện tử cũng ra đời. Vì vậy, công nghệ biến tần cho đầu ra sóng hình sin đã trưởng thành.
1. Các bộ biến tần có đầu ra sóng vuông hiện nay hầu hết sử dụng các mạch tích hợp điều chế độ rộng xung, chẳng hạn như SG 3 525, TL 494, v.v. Thực tiễn đã chứng minh rằng việc sử dụng mạch tích hợp SG3525 và sử dụng FET công suất làm các bộ phận nguồn chuyển mạch có thể đạt được hiệu suất tương đối cao và các bộ biến tần giá cả. Bởi vì SG3525 có khả năng điều khiển trực tiếp khả năng FET nguồn và có nguồn tham chiếu bên trong, bộ khuếch đại hoạt động và chức năng bảo vệ thấp áp nên mạch ngoại vi của nó rất đơn giản.
2. Mạch tích hợp điều khiển biến tần có đầu ra sóng hình sin, mạch điều khiển của biến tần có đầu ra sóng hình sin có thể được điều khiển bằng bộ vi xử lý, chẳng hạn như 80 C 196 MC do Tập đoàn INTEL sản xuất và Công ty Motorola sản xuất. MP 16 và PI C 16 C 73 do Công ty MI-CRO CHIP sản xuất, v.v. Những máy tính chip đơn này có nhiều bộ tạo xung điện xung và có thể đặt nhánh cầu trên và cầu trên. Trong thời gian chết, sử dụng 80 C 196 MC của công ty INTEL để nhận ra mạch đầu ra sóng hình sin, 80 C 196 MC để hoàn thành việc tạo tín hiệu sóng hình sin và phát hiện điện áp đầu ra AC để đạt được Ổn định điện áp.
Lựa chọn thiết bị nguồn trong mạch chính của biến tần
Việc lựa chọn các thành phần năng lượng chính củabiến tầnlà rất quan trọng. Hiện nay, các linh kiện điện được sử dụng nhiều nhất bao gồm bóng bán dẫn điện Darlington (BJT), bóng bán dẫn hiệu ứng trường điện (MOS-F ET), bóng bán dẫn cổng cách điện (IGB). T) và thyristor tắt (GTO), v.v., các thiết bị được sử dụng nhiều nhất trong hệ thống điện áp thấp công suất nhỏ là MOS FET, vì MOS FET có độ sụt điện áp ở trạng thái thấp hơn và cao hơn. Tần số chuyển mạch của IG BT nói chung là được sử dụng trong các hệ thống điện áp cao và công suất lớn. Điều này là do điện trở ở trạng thái của MOS FET tăng khi điện áp tăng và IG BT ở hệ thống công suất trung bình chiếm lợi thế lớn hơn, trong khi ở hệ thống công suất siêu lớn (trên 100 kVA), GTO thường được sử dụng như các thành phần năng lượng.
Thời gian đăng: Oct-21-2021
