Attualmente, u sistema di generazione di energia fotovoltaica di a Cina hè principalmente un sistema DC, chì serve per caricà l'energia elettrica generata da a batteria solare, è a batteria furnisce direttamente energia à u caricu. Per esempiu, u sistema di illuminazione solare domestica in u Norduveste di a Cina è u sistema di alimentazione di e stazioni à microonde luntanu da a rete sò tutti sistemi DC. Stu tipu di sistema hà una struttura simplice è un costu bassu. Tuttavia, per via di e diverse tensioni DC di carica (cum'è 12V, 24V, 48V, ecc.), hè difficiule di ottene a standardizazione è a cumpatibilità di u sistema, in particulare per l'energia civile, postu chì a maiò parte di i carichi AC sò aduprati cù l'alimentazione DC. Hè difficiule per l'alimentazione fotovoltaica di furnisce elettricità per entre in u mercatu cum'è una merce. Inoltre, a generazione di energia fotovoltaica ghjunghjerà eventualmente à un funziunamentu cunnessu à a rete, chì deve aduttà un mudellu di mercatu maturu. In u futuru, i sistemi di generazione di energia fotovoltaica AC diventeranu a corrente principale di a generazione di energia fotovoltaica.
I requisiti di u sistema di generazione di energia fotovoltaica per l'alimentazione di l'inverter
U sistema di generazione di energia fotovoltaica chì utilizza a putenza AC hè custituitu da quattru parti: u sistema fotovoltaicu, u regulatore di carica è scarica, a batteria è l'inverter (u sistema di generazione di energia cunnessu à a rete pò generalmente risparmià a batteria), è l'inverter hè u cumpunente chjave. U fotovoltaicu hà esigenze più elevate per l'inverter:
1. Hè necessaria una alta efficienza. A causa di l'altu prezzu di e cellule solari attualmente, per massimizà l'usu di e cellule solari è migliurà l'efficienza di u sistema, hè necessariu pruvà à migliurà l'efficienza di l'inverter.
2. Hè necessaria una alta affidabilità. Attualmente, i sistemi di generazione di energia fotovoltaica sò principalmente aduprati in zone remote, è parechje centrale elettriche sò incustodite è mantenute. Questu richiede chì l'inverter abbia una struttura di circuitu ragionevule, una selezzione stretta di i cumpunenti è diverse funzioni di prutezzione, cum'è a prutezzione di cunnessione di polarità DC in entrata, a prutezzione di cortocircuitu in uscita AC, u surriscaldamentu, a prutezzione di sovraccaricu, ecc.
3. A tensione d'entrata CC hè necessaria per avè una larga gamma d'adattazione. Siccomu a tensione di i terminali di a batteria cambia cù u caricu è l'intensità di a luce solare, ancu s'è a batteria hà un effettu impurtante nantu à a tensione di a batteria, a tensione di a batteria fluttua cù u cambiamentu di a capacità restante di a batteria è di a resistenza interna. In particulare quandu a batteria invechja, a so tensione di i terminali varia assai. Per esempiu, a tensione di i terminali di una batteria di 12 V pò varià da 10 V à 16 V. Questu richiede chì l'inverter operi à una CC più grande. Assicurà un funziunamentu nurmale in a gamma di tensione d'entrata è assicurà a stabilità di a tensione di uscita CA.
4. In i sistemi di generazione di energia fotovoltaica di media è grande capacità, l'uscita di l'alimentazione di l'inverter deve esse un'onda sinusoidale cù menu distorsione. Questu hè perchè in i sistemi di media è grande capacità, se si usa a putenza di l'onda quadra, l'uscita cuntenerà più cumpunenti armonici, è l'armonici più alti genereranu perdite supplementari. Parechji sistemi di generazione di energia fotovoltaica sò carichi di apparecchiature di cumunicazione o di strumentazione. L'apparecchiature anu esigenze più elevate nantu à a qualità di a rete elettrica. Quandu i sistemi di generazione di energia fotovoltaica di media è grande capacità sò cunnessi à a rete, per evità l'inquinamentu energeticu cù a rete publica, l'inverter hè ancu tenutu à emette una corrente d'onda sinusoidale.
L'inverter cunverte a corrente continua in corrente alternata. Sè a tensione di corrente continua hè bassa, hè amplificata da un trasformatore di corrente alternata per ottene una tensione è una frequenza di corrente alternata standard. Per l'inverter di grande capacità, per via di l'alta tensione di u bus DC, l'uscita AC generalmente ùn hà micca bisognu di un trasformatore per aumentà a tensione à 220V. In l'inverter di capacità media è piccula, a tensione DC hè relativamente bassa, cum'è 12V, Per 24V, deve esse cuncipitu un circuitu boost. L'inverter di capacità media è piccula generalmente includenu circuiti inverter push-pull, circuiti inverter à ponte cumpletu è circuiti inverter boost d'alta frequenza. I circuiti push-pull cunnettanu a spina neutra di u trasformatore boost à l'alimentazione positiva, è dui tubi di putenza alternanu u travagliu, a putenza AC in uscita, perchè i transistor di putenza sò cunnessi à a terra cumuna, i circuiti di guida è di cuntrollu sò simplici, è perchè u trasformatore hà una certa induttanza di dispersione, pò limità a corrente di cortocircuitu, migliurendu cusì l'affidabilità di u circuitu. U svantaghju hè chì l'utilizazione di u trasformatore hè bassa è a capacità di pilotà carichi induttivi hè scarsa.
U circuitu di l'inverter à ponte cumpletu supera i difetti di u circuitu push-pull. U transistor di putenza aghjusta a larghezza di l'impulsu di uscita, è u valore efficace di a tensione AC di uscita cambia di cunsiguenza. Siccomu u circuitu hà un ciclu di rota libera, ancu per i carichi induttivi, a forma d'onda di a tensione di uscita ùn serà micca distorta. U svantaghju di stu circuitu hè chì i transistor di putenza di i bracci superiore è inferiore ùn spartenu micca a terra, dunque deve esse adupratu un circuitu di guida dedicatu o un'alimentazione isolata. Inoltre, per impedisce a conduzione cumuna di i bracci di u ponte superiore è inferiore, un circuitu deve esse cuncipitu per esse spento è poi acceso, vale à dì, deve esse impostu un tempu mortu, è a struttura di u circuitu hè più cumplicata.
L'uscita di u circuitu push-pull è di u circuitu full-bridge deve aghjunghje un trasformatore step-up. Siccome u trasformatore step-up hè di grande dimensione, di bassa efficienza è più caru, cù u sviluppu di l'elettronica di putenza è di a microelettronica, a tecnulugia di cunversione step-up d'alta frequenza hè aduprata per ottene l'inversione. Pò realizà un inverter d'alta densità di putenza. U circuitu boost di u stadiu frontale di stu circuitu inverter adotta una struttura push-pull, ma a frequenza di travagliu hè superiore à 20KHz. U trasformatore boost adotta un materiale di core magneticu d'alta frequenza, dunque hè di dimensioni ridotte è leggeru. Dopu l'inversione d'alta frequenza, hè cunvertita in corrente alternata d'alta frequenza attraversu un trasformatore d'alta frequenza, è dopu a corrente continua d'alta tensione (generalmente superiore à 300V) hè ottenuta attraversu un circuitu di filtru raddrizzatore d'alta frequenza, è dopu invertita attraversu un circuitu d'inverter di frequenza di putenza.
Cù sta struttura di circuitu, a putenza di l'inverter hè assai migliurata, a perdita à vuoto di l'inverter hè ridutta currispundente, è l'efficienza hè migliurata. U svantaghju di u circuitu hè chì u circuitu hè cumplicatu è l'affidabilità hè più bassa chè i dui circuiti sopra.
Circuitu di cuntrollu di u circuitu di l'inverter
I circuiti principali di l'inverter sopra menzionati devenu esse realizati da un circuitu di cuntrollu. In generale, ci sò dui metudi di cuntrollu: onda quadra è onda pusitiva è debule. U circuitu di alimentazione di l'inverter cù uscita d'onda quadra hè simplice, di bassu costu, ma di bassa efficienza è di grande cumpunenti armonici. L'uscita d'onda sinusoidale hè a tendenza di sviluppu di l'inverter. Cù u sviluppu di a tecnulugia microelettronica, sò ancu surtiti i microprocessori cù funzioni PWM. Dunque, a tecnulugia di l'inverter per l'uscita d'onda sinusoidale hè matura.
1. L'inverter cù uscita à onda quadra utilizanu attualmente soprattuttu circuiti integrati di modulazione di larghezza d'impulsu, cum'è SG 3 525, TL 494 è cusì. A pratica hà dimustratu chì l'usu di circuiti integrati SG3525 è l'usu di FET di putenza cum'è cumpunenti di putenza di commutazione ponu ottene inverter di prestazioni è di prezzu relativamente alti. Siccomu SG3525 hà a capacità di pilotà direttamente i FET di putenza è hà una fonte di riferimentu interna è un amplificatore operazionale è una funzione di prutezzione di sottotensione, u so circuitu perifericu hè assai simplice.
2. U circuitu integratu di cuntrollu di l'inverter cù uscita d'onda sinusoidale, u circuitu di cuntrollu di l'inverter cù uscita d'onda sinusoidale pò esse cuntrullatu da un microprocessore, cum'è 80 C 196 MC pruduttu da INTEL Corporation, è pruduttu da Motorola Company. MP 16 è PI C 16 C 73 prudutti da MI-CRO CHIP Company, ecc. Quessi urdinatori à chip unicu anu parechji generatori PWM, è ponu impostà i bracci di u ponte superiore è superiore. Durante u tempu mortu, aduprate l'80 C 196 MC di a cumpagnia INTEL per realizà u circuitu di uscita d'onda sinusoidale, 80 C 196 MC per cumpletà a generazione di u signale d'onda sinusoidale, è rilevà a tensione di uscita AC per ottene a stabilizazione di a tensione.
Selezzione di Dispositivi di Potenza in u Circuitu Principale di l'Inverter
A scelta di i principali cumpunenti di putenza di uinvertitorehè assai impurtante. Attualmente, i cumpunenti di putenza più usati includenu transistor di putenza Darlington (BJT), transistor à effettu di campu di putenza (MOS-F ET), transistor à porta isolata (IGB). T) è tiristore di spegnimentu (GTO), ecc., i dispositivi più usati in sistemi di bassa tensione di piccula capacità sò MOS FET, perchè MOS FET hà una caduta di tensione in statu di attivazione più bassa è una frequenza di commutazione più alta A frequenza di commutazione di IG BT hè generalmente usata in sistemi di alta tensione è grande capacità. Questu hè perchè a resistenza in statu di attivazione di MOS FET aumenta cù l'aumentu di a tensione, è IG BT occupa un vantaghju più grande in sistemi di media capacità, mentre chì in sistemi di super grande capacità (sopra i 100 kVA), i GTO sò generalmente usati cum'è cumpunenti di putenza.
Data di publicazione: 21 d'ottobre di u 2021
