À l'heure actuelle, le système de production d'énergie photovoltaïque de la Chine est principalement un système à courant continu, qui consiste à charger l'énergie électrique générée par la batterie solaire, et la batterie alimente directement la charge.Par exemple, le système d'éclairage solaire domestique du nord-ouest de la Chine et le système d'alimentation électrique de la station micro-ondes éloignée du réseau sont tous des systèmes à courant continu.Ce type de système présente une structure simple et un faible coût.Cependant, en raison des différentes tensions CC des charges (telles que 12 V, 24 V, 48 V, etc.), il est difficile d'atteindre la standardisation et la compatibilité du système, en particulier pour l'alimentation civile, car la plupart des charges CA sont utilisées avec une alimentation CC. .Il est difficile pour l’alimentation photovoltaïque de fournir de l’électricité pour entrer sur le marché en tant que marchandise.En outre, la production d’énergie photovoltaïque aboutira à terme à un fonctionnement connecté au réseau, qui devra adopter un modèle de marché mature.À l’avenir, les systèmes de production d’énergie photovoltaïque CA deviendront le courant dominant de la production d’énergie photovoltaïque.
Les exigences du système de production d'énergie photovoltaïque pour l'alimentation par onduleur
Le système de production d'énergie photovoltaïque utilisant la puissance de sortie CA se compose de quatre parties : un générateur photovoltaïque, un contrôleur de charge et de décharge, une batterie et un onduleur (le système de production d'énergie 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. Un rendement élevé est requis.En raison du prix élevé des cellules solaires à l'heure actuelle, 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 grande fiabilité est requise.À l'heure actuelle, les systèmes de production d'énergie photovoltaïque sont principalement utilisés dans les zones reculées, et de nombreuses centrales électriques sont laissées sans surveillance ni entretenues.Cela nécessite que l'onduleur ait une structure de circuit raisonnable, une sélection stricte des composants et que l'onduleur ait diverses fonctions de protection, telles que la protection de connexion de polarité CC d'entrée, la protection contre les courts-circuits de sortie CA, la surchauffe, la protection contre les surcharges, etc.
3. La tension d'entrée CC doit avoir une large plage d'adaptation.Étant donné que la tension aux bornes 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 et de la résistance interne de la batterie.Surtout lorsque la batterie vieillit, sa tension aux bornes varie considérablement.Par exemple, la tension aux bornes d'une batterie de 12 V peut varier de 10 V à 16 V. Cela nécessite que l'onduleur fonctionne à une tension continue plus élevée. Garantit un fonctionnement normal dans la plage de tension d'entrée et assure la stabilité de la tension de sortie alternative.
4. Dans les systèmes de production d'énergie photovoltaïque de 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 de moyenne et grande capacité, si une puissance à onde carrée est utilisée, la sortie contiendra davantage de composantes harmoniques et les harmoniques plus élevées généreront des pertes supplémentaires.De nombreux systèmes de production d’énergie photovoltaïque sont dotés d’équipements de communication ou d’instrumentation.L'équipement a des exigences plus élevées en matière de qualité du réseau électrique.Lorsque les systèmes de production d'énergie photovoltaïque de moyenne et grande capacité sont connectés au réseau, afin d'éviter la pollution électrique du réseau public, l'onduleur doit également produire un courant sinusoïdal.
L'onduleur convertit le courant continu en courant alternatif.Si la tension continue est faible, elle est amplifiée par un transformateur de courant alternatif pour obtenir une tension et une fréquence de courant alternatif standard.Pour les onduleurs de grande capacité, en raison de la tension élevée du bus CC, la sortie CA n'a généralement pas besoin d'un transformateur pour augmenter la tension à 220 V.Dans les onduleurs de moyenne et petite capacité, la tension continue est relativement faible, comme 12 V. Pour 24 V, un circuit élévateur doit être conçu.Les onduleurs de moyenne et petite capacité comprennent généralement des circuits inverseurs push-pull, des circuits inverseurs en pont complet et des circuits inverseurs élévateurs haute fréquence.Les circuits push-pull connectent la fiche neutre du transformateur boost à l'alimentation positive et deux tubes de puissance Travail alternatif, sortie d'alimentation CA, car les transistors de puissance sont connectés à la masse commune, les circuits d'entraînement et de contrôle sont simples, et parce que le transformateur a une certaine inductance de fuite, il peut limiter le courant de court-circuit, améliorant ainsi la fiabilité du circuit.L'inconvénient est que l'utilisation du transformateur est faible et que la capacité à piloter des charges inductives est médiocre.
Le circuit inverseur en pont complet surmonte les défauts du circuit push-pull.Le transistor de puissance ajuste la largeur d'impulsion de sortie et la valeur efficace de la tension alternative de sortie change en conséquence.Étant donné que le circuit possède une boucle en roue libre, même pour les charges inductives, la forme d'onde de la tension de sortie ne sera pas déformée.L'inconvénient de ce circuit est que les transistors de puissance des bras supérieur et inférieur ne partagent pas la masse, il faut donc utiliser un circuit de commande dédié ou une alimentation isolée.De plus, afin d'empêcher la conduction commune des bras de pont supérieur et inférieur, un circuit doit être conçu pour être désactivé puis activé, c'est-à-dire qu'un temps mort doit être défini et la structure du circuit est plus compliquée.
La sortie du circuit push-pull et du circuit en pont complet doit ajouter un transformateur élévateur.Étant donné que le transformateur élévateur est de grande taille, peu efficace et plus cher, avec le développement de la technologie de l'électronique de puissance et de la microélectronique, la technologie de conversion élévateur à haute fréquence est utilisée pour réaliser l'inverse. Il peut réaliser un onduleur à haute densité de puissance.Le circuit boost avant de ce circuit inverseur adopte une 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 léger.Après inversion haute fréquence, il est converti en courant alternatif haute fréquence via un transformateur haute fréquence, puis le courant continu haute tension (généralement supérieur à 300 V) est obtenu via un circuit de filtre redresseur haute fréquence, puis inversé via un circuit inverseur de fréquence de puissance.
Grâce à cette structure de circuit, la puissance de l'onduleur est considérablement améliorée, la perte à vide de l'onduleur est réduite en conséquence et le rendement est amélioré.L'inconvénient du circuit est qu'il est compliqué et que la fiabilité est inférieure à celle des deux circuits ci-dessus.
Circuit de commande du circuit onduleur
Les circuits principaux des onduleurs mentionnés ci-dessus doivent tous être réalisés par un circuit de commande.Généralement, il existe deux méthodes de contrôle : l'onde carrée et l'onde positive et faible.Le circuit d'alimentation de l'onduleur avec sortie d'onde carrée est simple, peu coûteux, mais faible en efficacité et important en composants harmoniques..La sortie d'onde sinusoïdale est la tendance de développement des onduleurs.Avec le développement de la technologie microélectronique, des microprocesseurs dotés de fonctions PWM sont également apparus.Par conséquent, la technologie des onduleurs pour la sortie d’onde sinusoïdale a mûri.
1. Les onduleurs à sortie d'onde carrée utilisent actuellement principalement des circuits intégrés à modulation de largeur d'impulsion, tels que SG 3 525, TL 494, etc.La pratique a prouvé que l'utilisation de circuits intégrés SG3525 et l'utilisation de FET de puissance comme composants de puissance à découpage peuvent permettre d'obtenir des onduleurs à des performances et à un prix relativement élevés.Étant donné que le SG3525 a la capacité de piloter directement la capacité des FET de puissance et possède une source de référence interne, un amplificateur opérationnel et une fonction de protection contre les sous-tensions, son circuit périphérique est donc très simple.
2. Le circuit intégré de commande de l'onduleur avec sortie d'onde sinusoïdale, le circuit de commande de l'onduleur avec 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 monopuce disposent de plusieurs générateurs PWM et peuvent régler les bras de pont supérieur et supérieur.Pendant le temps mort, utilisez le 80 C 196 MC de la société INTEL pour réaliser le circuit de sortie d'onde sinusoïdale, le 80 C 196 MC pour terminer la génération du signal d'onde sinusoïdale et détecter la tension de sortie CA pour obtenir une stabilisation de tension.
Sélection des dispositifs d'alimentation dans le circuit principal de l'onduleur
Le choix des principaux composants de puissance duonduleurc'est tres important.Actuellement, les composants de puissance les plus utilisés comprennent les transistors de puissance Darlington (BJT), les transistors à effet de champ de puissance (MOS-F ET) et les transistors à grille isolée (IGB).T) et le thyristor d'arrêt (GTO), etc., les dispositifs les plus utilisés dans les systèmes basse tension de petite capacité sont le MOS FET, car le MOS FET a une chute de tension à l'état passant plus faible et plus élevée. La fréquence de commutation de l'IG BT est généralement utilisé dans les systèmes haute tension et de grande capacité.En effet, la résistance à l'état passant du MOS FET augmente avec l'augmentation de la tension, et IG BT occupe un plus grand avantage dans les systèmes de capacité moyenne, tandis que dans les systèmes à très grande capacité (au-dessus de 100 kVA), les GTO sont généralement utilisés. comme composants de puissance.
Heure de publication : 21 octobre 2021
