À l'heure actuelle, le système de production d'énergie photovoltaïque de la Chine est principalement un système DC, qui est de charger l'énergie électrique générée par la batterie solaire, et la batterie fournit directement de l'énergie à la charge. Par exemple, le système d'éclairage des ménages solaires dans le nord-ouest de la Chine et le système d'alimentation de la station de micro-ondes loin du réseau sont tous un système DC. Ce type de système a une structure simple et un faible coût. Cependant, en raison des différentes tensions CC de charge (telles que 12V, 24V, 48V, etc.), il est difficile d'atteindre la normalisation et la compatibilité du système, en particulier pour la puissance civile, car la plupart des charges CA sont utilisées avec une puissance DC. Il est difficile pour l'alimentation photovoltaïque de fournir de l'électricité pour entrer sur le marché en tant que marchandise. De plus, la production d'énergie photovoltaïque obtiendra éventuellement un fonctionnement connecté au réseau, qui doit adopter un modèle de marché mature. À l'avenir, les systèmes de production d'énergie photovoltaïque AC deviendront le courant dominant de la production d'énergie photovoltaïque.
Les exigences du système de production d'énergie photovoltaïque pour l'alimentation de l'onduleur
Le système de production d'alimentation photovoltaïque utilisant la puissance de sortie CA se compose de quatre parties: contrôleur de charge et décharge photovoltaïque, batterie et onduleur (le système de génération d'alimentation connecté au réseau peut généralement économiser la batterie), et l'onduleur est le composant clé. Le photovoltaïque a des exigences plus élevées pour les onduleurs:
1. Une efficacité élevée est nécessaire. En raison du prix élevé des cellules solaires actuellement, afin de maximiser l'utilisation des cellules solaires et d'améliorer l'efficacité du système, il est nécessaire d'essayer d'améliorer l'efficacité de l'onduleur.
2. Une fiabilité élevée est requise. À l'heure actuelle, les systèmes de production d'énergie photovoltaïque sont principalement utilisés dans les zones éloignées, et de nombreuses centrales sont sans surveillance et maintenues. Cela nécessite que l'onduleur ait une structure de circuit raisonnable, une sélection de composants stricte et exige que l'onduleur ait diverses fonctions de protection, telles que la protection de la connexion de polarité CC d'entrée, la protection contre les courts-circuits de sortie AC, la surchauffe, la protection contre la surcharge, etc.
3. La tension d'entrée CC est nécessaire pour avoir une large gamme d'adaptation. Étant donné que la tension de borne de la batterie change avec la charge et l'intensité de la lumière du soleil, bien que la batterie ait un effet important sur la tension de la batterie, la tension de la batterie fluctue avec le changement de la capacité restante de la batterie et de la résistance interne. Surtout lorsque la batterie vieillit, sa tension de borne varie considérablement. Par exemple, la tension de borne d'une batterie de 12 V peut varier de 10 V à 16 V. Cela nécessite que l'onduleur fonctionne à un CC plus grand garantir un fonctionnement normal dans la plage de tension d'entrée et assurer la stabilité de la tension de sortie CA.
4. Dans les systèmes de production d'énergie photovoltaïque à moyenne et grande capacité, la sortie de l'alimentation de l'onduleur doit être une onde sinusoïdale avec moins de distorsion. En effet, dans les systèmes moyennes et grandes, si une puissance d'onde carrée est utilisée, la sortie contiendra plus de composants harmoniques et des harmoniques plus élevées généreront des pertes supplémentaires. De nombreux systèmes de production d'énergie photovoltaïque sont chargés d'équipements de communication ou d'instrumentation. L'équipement a des exigences plus élevées sur la qualité du réseau électrique. Lorsque les systèmes de production d'énergie photovoltaïque moyen et grande capacité sont connectés au réseau, afin d'éviter la pollution de l'énergie avec le réseau public, l'onduleur est également nécessaire pour produire un courant d'onde sinusoïdal.
L'onduleur convertit le courant direct en courant alternatif. Si la tension de courant direct est faible, elle est stimulée par un transformateur de courant alternatif pour obtenir une tension et une fréquence de courant alternative standard. Pour les onduleurs de grande capacité, en raison de la tension de bus à courant continu, la sortie CA n'a généralement pas besoin d'un transformateur pour augmenter la tension à 220 V. Dans les onduleurs moyens et à petite capacité, la tension DC est relativement faible, comme 12V, pour 24 V, un circuit de boost doit être conçu. Les onduleurs moyens et à petite capacité comprennent généralement des circuits d'onduleur push-pull, des circuits d'onduleur à pont complet et des circuits d'onduleur de boost haute fréquence. Les circuits push-pull connectent le bouchon neutre du transformateur Boost à l'alimentation positive, et deux tubes d'alimentation alternent le travail, la puissance de sortie AC, car les transistors d'alimentation sont connectés à la terre commune, les circuits de conduite et de contrôle sont simples, et parce que le transformateur a une certaine inductance de fuite, il peut limiter le courant de court-circuit court, améliorant ainsi la relance du circuit. L'inconvénient est que l'utilisation du transformateur est faible et que la capacité de conduire des charges inductives est mauvaise.
Le circuit onduleur complet surmonte les lacunes du circuit push-pull. Le transistor de puissance ajuste la largeur d'impulsion de sortie et la valeur effective de la tension AC de sortie change en conséquence. Parce que le circuit a une boucle en roue libre, même pour les charges inductives, la forme d'onde de tension de sortie ne sera pas déformée. L'inconvénient de ce circuit est que les transistors de puissance des bras supérieurs et inférieurs ne partagent pas le sol, donc un circuit d'entraînement dédié ou une alimentation isolée doit être utilisé. De plus, afin d'éviter la conduction commune des bras de pont supérieur et inférieur, un circuit doit être conçu pour être éteint puis allumé, c'est-à-dire un temps mort doit être réglé et la structure du circuit est plus compliquée.
La sortie du circuit push-pull et du circuit à pont complet doit ajouter un transformateur en arrière. Étant donné que le transformateur de step-up est de grande taille, faible en efficacité et plus cher, avec le développement de la technologie d'électronique de puissance et de microélectronique, la technologie de conversion à haute fréquence est utilisée pour atteindre l'inverse, il peut réaliser que l'onduleur de densité à haute puissance. Le circuit de boost de la scène de ce circuit d'onduleur adopte la structure push-pull, mais la fréquence de travail est supérieure à 20 kHz. Le transformateur Boost adopte un matériau de noyau magnétique haute fréquence, il est donc de petite taille et de poids léger. Après une inversion à haute fréquence, il est converti en courant alternatif à haute fréquence via un transformateur à haute fréquence, puis le courant direct haute tension (généralement supérieur à 300 V) est obtenu via un circuit de filtre à redresseur à haute fréquence, puis inversé via un circuit d'onduleur de fréquence de puissance.
Avec cette structure de circuit, la puissance de l'onduleur est considérablement améliorée, la perte à vide de l'onduleur est réduite en conséquence et l'efficacité est améliorée. L'inconvénient du circuit est que le circuit est compliqué et que la fiabilité est inférieure aux deux circuits ci-dessus.
Circuit de commande du circuit onduleur
Les principaux circuits des onduleurs susmentionnés doivent tous être réalisés par un circuit de contrôle. Généralement, il existe deux méthodes de contrôle: l'onde carrée et l'onde positive et faible. Le circuit d'alimentation de l'onduleur avec une sortie d'onde carrée est simple, faible en coût, mais faible en efficacité et grand dans les composants harmoniques. . La production d'onde sinusoïdale est la tendance de développement des onduleurs. Avec le développement de la technologie de microélectronique, les microprocesseurs avec des fonctions PWM sont également sortis. Par conséquent, la technologie de l'onduleur pour la sortie d'onde sinusoïdale a mûri.
1. Les onduleurs avec une sortie d'onde carrée utilisent actuellement principalement des circuits intégrés de modulation d'impulsion, tels que SG 3 525, TL 494 et ainsi de suite. La pratique a prouvé que l'utilisation de circuits intégrés SG3525 et l'utilisation de FET d'alimentation comme composants de puissance de commutation peuvent atteindre des onduleurs de performances et de prix relativement élevés. Parce que SG3525 a la capacité de conduire directement la capacité des FET de puissance et a une source de référence interne et un amplificateur opérationnel et une fonction de protection sous-tension, donc son circuit périphérique est très simple.
2. Le circuit intégré de contrôle de l'onduleur avec une sortie d'onde sinusoïdale, le circuit de commande de l'onduleur avec une sortie d'onde sinusoïdale peut être contrôlé par un microprocesseur, tel que 80 C 196 MC produit par Intel Corporation, et produit par Motorola Company. MP 16 et PI C 16 C 73 produits par Mi-Cro Chip Company, etc. Ces ordinateurs à puce unique ont plusieurs générateurs PWM et peuvent régler les bras de pont supérieur et supérieur. Pendant le temps mort, utilisez les 80 C 198 Mc de la société Intel pour réaliser le circuit de sortie de l'onde sinusoïdale, 80 C 196 MC pour compléter la génération de signal d'onde sinusoïdale et détecter la tension de sortie AC pour atteindre la stabilisation de la tension.
Sélection de dispositifs d'alimentation dans le circuit principal de l'onduleur
Le choix des principaux composants de puissance duonduleurest très important. Actuellement, les composants de puissance les plus utilisés comprennent les transistors de puissance de Darlington (BJT), les transistors à effet de champ de puissance (MOS-F ET), les transistors de porte isolés (IGB). T) et le thyristor d'arrêt (GTO), etc., les appareils les plus utilisés dans les systèmes à basse tension à petite capacité sont MOS FET, car MOS FET a une chute de tension à l'état plus faible et la fréquence de commutation de l'IG BT est généralement utilisée dans les systèmes à haute tension et à grande capacité. En effet, la résistance à l'état de MOS FET augmente avec l'augmentation de la tension, et Ig BT est dans les systèmes de capacité moyenne occupe un avantage plus grand, tandis que dans des systèmes de capacité super-large (au-dessus de 100 kVa), les GTO sont généralement utilisés comme composants de puissance.
Heure du poste: 21 octobre 21-2021
