Principio de funcionamiento del inversor

El núcleo del inversor es el circuito del interruptor del inversor., conocido como el circuito inversor. El circuito a través del interruptor electrónico de potencia de encendido y apagado, para completar la función del inversor.

Características

1. Se requiere alta eficiencia

Debido al alto precio de las celdas solares., para maximizar el uso de las celdas solares, mejorar la eficiencia del sistema, debemos tratar de mejorar la eficiencia del inversor.

2. Se requiere alta confiabilidad

At present, El sistema de la central eléctrica fotovoltaica se utiliza principalmente en áreas remotas, y muchas centrales eléctricas están desatendidas y mantenidas, que requiere que el inversor tenga una estructura de circuito razonable, estricta selección de componentes, y requiere que el inversor tenga una variedad de funciones de protección, como: Protección inversa de polaridad de CC de entrada, Protección contra cortocircuitos de salida de CA, calentamiento excesivo, protección de sobrecarga, etc..

3. se requiere que el voltaje de entrada tenga un amplio rango de adaptación

Debido a que el voltaje terminal de la celda solar cambia con la carga y la intensidad del sol. En particular, cuando la batería está envejeciendo, su voltaje terminal varía ampliamente, como la batería de 12V, su voltaje terminal puede variar entre 10V y 16V, que requiere que el inversor asegure el funcionamiento normal dentro de un rango de voltaje de entrada de CC más grande.

Clasificación de inversores fotovoltaicos

Hay muchas formas de clasificar los inversores., como: según el número de fase de la tensión de CA de salida del inversor, se puede dividir en inversor monofásico e inversor trifásico; Según los diferentes tipos de dispositivos semiconductores utilizados por el inversor, se puede dividir en inversor de transistores, inversor de tiristores y inversor de tiristores de desconexión. De acuerdo con los diferentes principios de circuito de los inversores., también se pueden dividir en inversores de tipo oscilación autoexcitados, inversores de tipo de apilamiento de onda escalonada e inversores de tipo de modulación de ancho de pulso. Según la aplicación en el sistema conectado a la red o el sistema fuera de la red, se puede dividir en inversor conectado a la red e inversor fuera de la red.. Para facilitar a los usuarios fotoeléctricos la elección del inversor, el inversor solo se clasifica por diferentes ocasiones de aplicación.

1. Inversor centralizado

La concentración es varios grupos de cadenas de tecnología de inversores fotovoltaicos paralelos conectados a la misma concentración de entrada de CC del inversor, el uso del módulo de potencia trifásico IGB T de potencia general, el uso de un transistor de efecto de campo de potencia más pequeño, Al mismo tiempo, utiliza el controlador de conversión DSP para mejorar la calidad de la potencia de salida, haciéndolo muy cerca de la corriente de onda sinusoidal, Generalmente utilizado en grandes centrales fotovoltaicas (& GT; 10kilovatios) sistema. La mayor característica es la alta potencia y bajo costo del sistema.. Sin embargo, porque el voltaje de salida y la corriente de diferentes conjuntos fotovoltaicos a menudo no coinciden completamente (especialmente cuando las matrices fotovoltaicas están parcialmente bloqueadas debido a la nubosidad, árboles de sombra, manchas y otras razones), el modo inversor centralizado conducirá a la reducción de la eficiencia del proceso inversor y la disminución del consumo de energía. Al mismo tiempo, la fiabilidad de generación de energía de todo el sistema fotovoltaico se ve afectada por el mal estado de funcionamiento de un determinado grupo de células fotovoltaicas. La dirección de investigación más reciente es utilizar el control de modulación del vector espacial y desarrollar una nueva conexión de topología de inversor para obtener una alta eficiencia bajo carga parcial..

2. Inversor de serie de grupo

Cluster inverter se basa en el concepto modular, cada grupo fotovoltaico (1-5kilovatios) a través de un inversor, en el extremo de CC tiene el seguimiento de pico de potencia máxima, en la red paralela del extremo AC, se ha convertido en el inversor más popular en el mercado internacional.

Muchas grandes centrales fotovoltaicas utilizan inversores de clúster. La ventaja es que no se ve afectado por la diferencia de módulos y la sombra entre grupos., y al mismo tiempo reduce el desajuste entre el mejor punto de trabajo de los módulos fotovoltaicos y el inversor, aumentando así la generación de energía. Estas ventajas tecnológicas no solo reducen el coste del sistema, pero también aumentar la fiabilidad del sistema. Al mismo tiempo, el concepto de “maestro-esclavo” se introduce entre la serie, para que el sistema no pueda hacer funcionar un solo inversor en una sola serie de energía eléctrica, varias series fotovoltaicas conectadas entre sí, para que uno o varios de ellos funcionen, para producir más energía eléctrica.

El último concepto lleva la confiabilidad del sistema un paso más allá al agrupar varios inversores en un “equipo” en lugar de un “maestro-esclavo” sistema. At present, Los inversores en serie sin transformador han sido dominantes.

3. Microinversor

En un sistema fotovoltaico tradicional, El terminal de entrada de CC de cada inversor en serie está conectado en serie por aproximadamente 10 Paneles fotovoltaicos. cuando uno de los 10 los paneles en serie no funcionan bien, todos ellos se verán afectados. Si la entrada multicanal del inversor utiliza el mismo MPPT, entonces todas las entradas se verán afectadas, reduciendo en gran medida la eficiencia de generación de energía. En aplicaciones prácticas, nubes, árboles, chimeneas, animales, polvo, la nieve y el hielo y otros factores de protección pueden causar los factores anteriores, la situacion es muy comun. En el sistema fotovoltaico de micro inversor, cada panel está conectado a un micro inversor por separado. Cuando uno de los paneles de la batería no funciona bien, solo este se verá afectado. Todos los demás paneles fotovoltaicos funcionarán en condiciones óptimas de funcionamiento., lo que resulta en una mayor eficiencia general y una mayor generación de energía. En aplicaciones prácticas, si falla el inversor del clúster, hará que varios kilovatios de paneles no puedan desempeñar un papel, mientras que la falla del micro inversor causada por un impacto relativamente pequeño.

4. Optimizador de energía

El sistema de energía solar con optimizador de energía puede mejorar en gran medida la eficiencia de conversión y simplificar las funciones del inversor para reducir costos.. Para lograr un sistema de generación de energía solar inteligente, la instalación del optimizador de energía puede garantizar el mejor rendimiento de cada celda solar, y monitorear el estado de agotamiento de la celda en cualquier momento. El optimizador de energía es un dispositivo entre el sistema de generación de energía y el inversor. Su tarea principal es reemplazar la potencia de seguimiento del punto de potencia óptima original del inversor.. Optimizador de potencia para simplificar el circuito y por lo que corresponde a un único optimizador de potencia de células solares, por analogía y muy rápidamente el escaneo de seguimiento de power point más hermoso, y deje que cada celda solar pueda de hecho rastrear el punto de máxima potencia, además, también puede colocarse cuando el chip de comunicación se encuentra en cualquier lugar para monitorear el estado de la batería, Informe inmediato del problema al personal correspondiente Reparación tan pronto como sea posible.

La función del inversor fotovoltaico

El inversor no solo tiene la función de conversión directa de CA, pero también tiene la función de maximizar el rendimiento de las células solares y la protección contra fallas del sistema. Para resumir, tiene funcionamiento automático y función de apagado, función de control de seguimiento de potencia máxima, función de operación anti-separación (para sistema conectado a la red), función de ajuste automático de voltaje (para sistema conectado a la red), Función de detección de CC (para sistema conectado a la red), Función de detección de puesta a tierra de CC (para sistema conectado a la red). Las funciones de funcionamiento y apagado automático y el control de seguimiento de potencia máxima se presentan brevemente aquí.

1. Función de funcionamiento y apagado automático

Después del amanecer en la mañana, la intensidad de la radiación solar aumenta gradualmente, y la salida de la celda solar también aumenta. Cuando se alcanza la potencia de salida requerida por el inversor, el inversor comienza a funcionar automáticamente. Después de entrar en la operación, el inversor siempre controlará la salida del módulo de células solares, siempre que la potencia de salida del módulo de células solares sea mayor que la potencia de salida requerida por el inversor, el inversor seguirá funcionando; Hasta el cierre del atardecer, el inversor puede funcionar incluso en días lluviosos. Cuando la salida del módulo de celda solar se vuelve más pequeña y la salida del inversor se acerca 0, el inversor formará estado de espera.

2. Función de control de seguimiento de potencia máxima

La salida del módulo de celdas solares varía con la intensidad de la radiación solar y la temperatura del propio módulo de celdas solares. (temperatura de la viruta). Además, el voltaje de los módulos de células solares disminuye con el aumento de la corriente, por lo que existe un punto óptimo de trabajo para obtener la máxima potencia. La intensidad de la radiación solar está cambiando., así es el punto óptimo de trabajo. En relación con estos cambios, el punto de funcionamiento del módulo de células solares está siempre en el punto de máxima potencia, y el sistema siempre obtiene la máxima potencia de salida del módulo de células solares. Este control es el control de seguimiento de potencia máxima. La característica más importante del inversor del sistema de energía solar es incluir el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) esta función.

Principales indicadores técnicos del inversor fotovoltaico

1. Estabilidad del voltaje de salida

En un sistema fotovoltaico, la energía generada por las células solares se almacena en una batería y luego se convierte mediante un inversor en corriente alterna de 220 V o 380 V. Sin embargo, la batería se ve afectada por su propia carga y descarga, y su voltaje de salida varía ampliamente. Por ejemplo, la batería nominal de 12V, su valor de voltaje puede variar de 10.8 V a 14,4 V (más allá de este rango, la batería puede estar dañada). Para un inversor calificado, cuando el voltaje de entrada cambia dentro de este rango, el voltaje de salida de estado estable no debe cambiar en más de ± 5% del valor nominal, y cuando la carga cambia de repente, la desviación del voltaje de salida no debe exceder ± 10% del valor nominal.

2. Distorsión de forma de onda del voltaje de salida

La distorsión de forma de onda máxima permitida (o contenido armónico) se especificará para inversores de onda sinusoidal. Por lo general, se expresa como la distorsión total de la forma de onda del voltaje de salida., y su valor no debe exceder 5% (l0% para salida monofásica). Debido a que la salida de corriente armónica de alto orden del inversor producirá pérdidas adicionales, como corrientes de Foucault en la carga inductiva., si la distorsión de la forma de onda del inversor es demasiado grande, dará lugar a un calentamiento grave de los componentes de la carga, que no es propicio para la seguridad del equipo eléctrico y afecta seriamente la eficiencia operativa del sistema.

3. Frecuencia de salida nominal

Tales como contener la carga del motor, como lavadoras, refrigerators, etc., debido a su mejor punto de frecuencia de trabajo 50 motores hz, la frecuencia es demasiado alta o demasiado baja hará que el equipo de calefacción, reducir la eficiencia del sistema y la vida útil, por lo que la frecuencia de salida del inversor debe ser un valor relativamente estable, generalmente para frecuencia de potencia 50 Hz, en condiciones normales de trabajo, la desviación debe estar dentro de más o menos l %.

4. Factor de potencia de carga

Representa la capacidad del inversor con carga inductiva o capacitiva. El factor de potencia de carga del inversor sinusoidal es 0.7 ~ 0.9 con una calificación de 0.9. En el caso de una determinada potencia de carga, si el factor de potencia del inversor es bajo, la capacidad del inversor requerido aumentará, Por un lado, el costo aumentará, y aumenta la potencia aparente del bucle AC del sistema FOTOVOLTAICO, la corriente de bucle aumenta, la pérdida está destinada a aumentar, y la eficiencia del sistema también se reducirá.

5. Eficiencia del inversor

La eficiencia del inversor se refiere a la relación entre su potencia de salida y su potencia de entrada en condiciones de trabajo específicas., expresado como porcentaje. En general, la eficiencia nominal del inversor fotovoltaico se refiere a la carga de resistencia pura, la eficiencia bajo 80% carga. Dado que el costo total del sistema fotovoltaico es alto, la eficiencia del inversor fotovoltaico debe maximizarse para reducir el costo del sistema y mejorar el rendimiento del costo del sistema fotovoltaico. At present, la eficiencia nominal de los inversores principales está entre 80% y 95%, y se requiere que la eficiencia de los inversores de baja potencia no sea inferior a 85%. En el proceso de diseño real del sistema fotovoltaico, no solo se debe seleccionar un inversor de alta eficiencia, pero también se debe adoptar una configuración de sistema razonable para hacer que la carga del sistema fotovoltaico funcione cerca del punto de eficiencia óptimo.

6. Corriente de salida nominal (o capacidad de salida nominal)

Representa la corriente de salida nominal del inversor dentro del rango de factor de potencia de carga especificado. Algunos productos inversores ofrecen capacidad de salida nominal., expresado en VA o kVA. La capacidad nominal de un inversor es el producto de la corriente de salida nominal cuando el factor de potencia de salida es 1 (es decir. la carga puramente resistiva).

7. Medidas de protección

Un buen rendimiento del inversor., pero también debe tener una función o medidas de protección completa, con el fin de hacer frente al uso real de diversas condiciones anormales, para que el propio inversor y otras partes del sistema no sufran daños.

(1) Entrada bajo voltaje asegurada

Cuando el voltaje de entrada está por debajo 85% de la tensión nominal, el inversor debe estar protegido y exhibido.

(2) Protector de sobrevoltaje de entrada

Cuando el voltaje de entrada es mayor que 130% de la tensión nominal, el inversor debe estar protegido y exhibido.

(3) Protección contra la sobretensión

El inversor sobre la protección actual, debe ser capaz de garantizar que el cortocircuito de la carga o la corriente exceda el valor permitido cuando la acción oportuna, para que no se dañe con la sobretensión. Cuando la corriente de operación excede 150% de los clasificados, el inversor debe ser capaz de proteger automáticamente.

(4) Cortocircuito de salida asegurado

El tiempo de operación de protección contra cortocircuitos del inversor no debe exceder los 0,5 s..

(5) Protección de conexión inversa de entrada

Cuando la entrada es correcta, el polo negativo está conectado, El inversor debe tener una función de protección y mostrar.

(6) protección contra rayos

El inversor debe estar protegido contra rayos..

(7) Protección contra sobrecalentamiento, etc..

Además, el inversor sin medidas de estabilidad de tensión, el inversor también debe emitir medidas de protección contra sobretensiones, para hacer que la carga de daños por sobretensión.

8. Característica inicial

Caracteriza la capacidad del inversor para arrancar con carga y el desempeño de la operación dinámica. Se debe garantizar que el inversor arranque de manera confiable bajo la carga nominal.

9. Ruido

Transformadores, inductores de filtro, los interruptores electromagnéticos y los ventiladores en los equipos electrónicos de potencia producen ruido. Cuando el inversor funciona normalmente, su ruido no debe exceder los 80dB, y el ruido del inversor pequeño no debe exceder los 65dB.

Técnica de selección

La selección de inversor, en primer lugar considerar suficiente capacidad nominal, con el fin de cumplir con el equipo de carga máxima en los requisitos de energía eléctrica. Para el inversor con un solo dispositivo como carga, la selección de la capacidad nominal es relativamente simple.

Cuando el equipo eléctrico es pura carga resistiva o el factor de potencia es mayor que 0.9, la capacidad nominal del inversor es 1.1 a 1.15 tiempos de la capacidad del equipo eléctrico. Al mismo tiempo, el inversor también debe tener la capacidad de resistencia al impacto de carga capacitiva e inductiva.

Para carga inductiva general, como motor, refrigerador, aire acondicionado, lavadora, bomba de agua de alta potencia, etc., al empezar, su potencia instantánea puede ser 5 ~ 6 veces de su potencia nominal, en este momento, el inversor soportará una gran sobretensión instantánea. Para este tipo de sistema, la capacidad nominal del inversor debe tener suficiente margen para garantizar que la carga pueda iniciarse de forma fiable. El inversor de alto rendimiento se puede iniciar de forma continua muchas veces a plena carga sin dañar el dispositivo de alimentación. Por su propia seguridad, los inversores pequeños a veces necesitan adoptar un arranque suave o un arranque limitador de corriente.

Precauciones de instalación y mantenimiento

1. Antes de la instalación, el inversor debe comprobarse si hay algún daño en el proceso de transporte.

2, en la selección del lugar de instalación, debe asegurarse de que no haya interferencias de otros equipos electrónicos de potencia en el área circundante.

3. Antes de la conexión eléctrica, asegúrese de utilizar material opaco para cubrir el panel fotovoltaico o desconecte el disyuntor del lado de CC. Expuesto a la luz del sol, la matriz fotovoltaica generará voltajes peligrosos.

4. Todas las operaciones de instalación deben ser realizadas únicamente por técnicos profesionales..

5, El sistema de generación de energía del sistema fotovoltaico utilizado en el cable debe estar firmemente conectado, buen aislamiento y especificaciones adecuadas.

La tendencia de desarrollo

Para inversores solares, mejorar la eficiencia de conversión de energía es un tema eterno, pero cuando la eficiencia del sistema es cada vez mayor, casi cerca de 100%, mejorará aún más la eficiencia junto con un precio más bajo, por lo tanto, cómo mantener una alta eficiencia, y puede mantener una buena competitividad de precios es el tema importante actual.

En comparación con los esfuerzos para mejorar la eficiencia del inversor, cómo mejorar la eficiencia de todo el sistema inversor se está convirtiendo gradualmente en otro tema importante del sistema de energía solar. En una matriz solar, cuando aparece el área local del 2~3% de la sombra, para el uso de una función MPPT del inversor, la potencia de salida del sistema mala en este momento incluso aparecerá sobre 20% declinación de energía! Para adaptarse mejor a tal situación para un solo o parte del módulo solar, El uso de la función de control MPPT uno a uno o MPPT múltiple es un método muy efectivo..

Porque el sistema inversor está conectado a la red., la fuga del sistema a tierra causará serios problemas de seguridad. Además, para mejorar la eficiencia del sistema, Los paneles solares se utilizan principalmente en serie con alto voltaje de salida de CC. Por lo tanto, debido a la ocurrencia de condiciones anormales entre los electrodos, es fácil producir arco DC. Debido al alto voltaje de CC, es muy dificil extinguir el arco, y es muy fácil provocar un incendio. Con el uso generalizado del sistema inversor solar, la seguridad del sistema será una parte importante de la tecnología del inversor.

Además, el sistema de energía está adoptando el rápido desarrollo y la popularización de la tecnología de red inteligente. Un gran número de sistemas de energía solar y de otras nuevas energías están conectados a la red, lo que plantea nuevos desafíos técnicos para la estabilidad del sistema de red inteligente. Para diseñar un sistema inversor que pueda ser más rápidamente, la compatibilidad precisa e inteligente con la red inteligente se convertirá en una condición necesaria para el sistema de inversor solar en el futuro.

En general, el desarrollo de la tecnología de inversores se desarrolla con el desarrollo de la tecnología de electrónica de potencia, tecnología microelectrónica y teoría de control moderna. Como pasa el tiempo, la tecnología de inversor se está desarrollando hacia una frecuencia más alta, mayor poder, mayor eficiencia y menor volumen.