Principe de fonctionnement de l'onduleur

Le cœur de l'onduleur est le circuit de commutation de l'onduleur, appelé circuit inverseur. Le circuit à travers l'interrupteur électronique de puissance marche et arrêt, pour compléter la fonction onduleur.

Fonctionnalités

1. Un rendement élevé est requis

En raison du prix élevé des cellules solaires, afin de maximiser l'utilisation des cellules solaires, améliorer l'efficacité du système, il faut essayer d'améliorer le rendement de l'onduleur.

2. Une grande fiabilité est requise

At present, le système de centrale photovoltaïque est principalement utilisé dans les régions éloignées, et de nombreuses centrales électriques sont sans surveillance et entretenues, qui nécessite que l'onduleur ait une structure de circuit raisonnable, sélection rigoureuse des composants, et nécessite que l'onduleur ait une variété de fonctions de protection, tel que: protection contre l'inversion de polarité d'entrée DC, Protection contre les courts-circuits de sortie AC, surchauffe, protection de surcharge, etc..

3. la tension d'entrée doit avoir une large plage d'adaptation

Parce que la tension aux bornes de la cellule solaire change avec la charge et l'intensité du soleil. En particulier, quand la batterie vieillit, sa tension aux bornes varie considérablement, comme la batterie 12V, sa tension aux bornes peut varier entre 10V et 16V, qui nécessite que l'onduleur assure un fonctionnement normal dans une plage de tension d'entrée CC plus large.

Classification des onduleurs photovoltaïques

Il existe de nombreuses façons de classer les onduleurs, tel que: en fonction du numéro de phase de la tension alternative de sortie de l'onduleur, il peut être divisé en onduleur monophasé et onduleur triphasé; Selon les différents types de dispositifs semi-conducteurs utilisés par l'onduleur, il peut être divisé en onduleur à transistor, onduleur à thyristor et onduleur à thyristor de coupure. Selon les différents principes de circuit des onduleurs, ils peuvent également être divisés en onduleurs de type à oscillation auto-excitée, onduleurs du type à empilement d'ondes pas à pas et onduleurs du type à modulation de largeur d'impulsion. Selon l'application dans le système connecté au réseau ou le système hors réseau peut être divisé en onduleur connecté au réseau et onduleur hors réseau. Afin de faciliter le choix de l'onduleur pour les utilisateurs photoélectriques, l'onduleur n'est classé que par différentes occasions d'application.

1. Onduleur centralisé

La concentration est plusieurs groupe de technologie d'onduleur photovoltaïque parallèle de chaîne est connecté à la même concentration d'entrée cc de l'onduleur, l'utilisation du module d'alimentation triphasé IGB T de puissance générale, l'utilisation d'un transistor à effet de champ de puissance plus petit, en même temps en utilisant le contrôleur de conversion DSP pour améliorer la qualité de la puissance de sortie, ce qui le rend très proche du courant sinusoïdal, Généralement utilisé dans les grandes centrales photovoltaïques (& GT; 10kW) système. La plus grande caractéristique est la puissance élevée et le faible coût du système. Cependant, parce que la tension et le courant de sortie de différents panneaux photovoltaïques ne sont souvent pas complètement adaptés (en particulier lorsque les panneaux photovoltaïques sont partiellement bloqués en raison d'un temps nuageux, arbres ombragés, taches et autres raisons), le mode onduleur centralisé entraînera la réduction de l'efficacité du processus onduleur et la baisse de la consommation d'énergie. En même temps, la fiabilité de la production d'énergie de l'ensemble du système photovoltaïque est affectée par le mauvais état de fonctionnement d'un certain groupe de cellules photovoltaïques. La dernière direction de recherche consiste à utiliser le contrôle de la modulation vectorielle spatiale et à développer une nouvelle connexion de topologie d'onduleur pour obtenir un rendement élevé sous charge partielle.

2. Onduleur de série de groupe

L'onduleur de cluster est basé sur le concept modulaire, chaque cluster photovoltaïque (1-5kW) via un onduleur, à l'extrémité CC a le suivi de crête de puissance maximale, au réseau parallèle côté AC, est devenu l'onduleur le plus populaire sur le marché international.

De nombreuses grandes centrales photovoltaïques utilisent des onduleurs en cluster. L'avantage est qu'il n'est pas affecté par la différence de module et l'ombre entre les groupes, et en même temps, il réduit l'inadéquation entre le meilleur point de fonctionnement des modules photovoltaïques et l'onduleur, augmentant ainsi la production d'énergie. Ces avantages technologiques réduisent non seulement le coût du système, mais aussi augmenter la fiabilité du système. En même temps, la notion de “Maître d'esclave” est introduit entre la série, de sorte que le système ne peut pas faire fonctionner un seul onduleur dans une seule série d'énergie électrique, plusieurs séries photovoltaïques connectées entre elles, de sorte qu'un ou plusieurs d'entre eux fonctionnent, afin de produire plus d'énergie électrique.

Le dernier concept pousse la fiabilité du système un peu plus loin en regroupant plusieurs onduleurs dans un “équipe” au lieu d'une “Maître d'esclave” système. At present, les onduleurs série sans transformateur ont dominé.

3. Micro onduleur

Dans un système PV traditionnel, la borne d'entrée CC de chaque onduleur série est connectée en série par environ 10 Panneaux photovoltaïques. Quand l'un des 10 les panneaux en série ne fonctionnent pas bien, tous seront touchés. Si l'entrée multicanal de l'onduleur utilise le même MPPT, alors toutes les entrées seront affectées, réduisant considérablement l'efficacité de la production d'énergie. Dans les applications pratiques, des nuages, des arbres, chimneys, animaux, poussière, la neige et la glace et d'autres facteurs de protection peuvent causer les facteurs ci-dessus, la situation est très courante. Dans le système PV du micro onduleur, chaque panneau est connecté à un micro onduleur séparément. Lorsque l'un des panneaux de batterie ne fonctionne pas bien, seul celui-ci sera impacté. Tous les autres panneaux photovoltaïques fonctionneront dans des conditions de fonctionnement optimales, résultant en une efficacité globale plus élevée et une plus grande production d'énergie. Dans les applications pratiques, si la panne de l'onduleur du cluster, entraînera plusieurs kilowatts de panneaux ne pouvant pas jouer un rôle, tandis que la défaillance du micro-onduleur causée par un impact relativement faible.

4. Optimiseur de puissance

Le système d'alimentation solaire avec optimiseur de puissance peut grandement améliorer l'efficacité de conversion et simplifier les fonctions de l'onduleur pour réduire les coûts. Pour réaliser un système de production d'énergie solaire intelligent, l'installation d'un optimiseur de puissance peut assurer les meilleures performances de chaque cellule solaire, et surveiller l'état d'épuisement des cellules à tout moment. L'optimiseur de puissance est un dispositif entre le système de production d'énergie et l'onduleur. Sa tâche principale est de remplacer la puissance de suivi optimale du point de puissance d'origine de l'onduleur. Optimiseur de puissance pour simplifier le circuit et par lequel correspond à un seul optimiseur de puissance de cellules solaires, par analogie et très rapidement le plus beau balayage power point tracking, et laissez chaque cellule solaire peut en effet suivre le point de puissance maximale, en outre, peut également via le placement lorsque la puce de communication avec n'importe où pour surveiller l'état de la batterie, Signalement immédiat du problème au personnel concerné dès que possible réparation.

La fonction de l'onduleur photovoltaïque

L'onduleur n'a pas seulement la fonction de conversion AC directe, mais a également pour fonction de maximiser les performances des cellules solaires et la protection contre les pannes du système. Pour résumer, il a un fonctionnement automatique et une fonction d'arrêt, fonction de contrôle de suivi de puissance maximale, fonction d'opération anti-séparée (pour système connecté au réseau), fonction de réglage automatique de la tension (pour système connecté au réseau), Fonction de détection CC (pour système connecté au réseau), Fonction de détection de mise à la terre CC (pour système connecté au réseau). Les fonctions de fonctionnement et d'arrêt automatiques et de contrôle de suivi de puissance maximale sont brièvement présentées ici.

1. Fonctionnement automatique et fonction d'arrêt

Après le lever du soleil le matin, l'intensité du rayonnement solaire augmente progressivement, et la sortie de la cellule solaire augmente également. Lorsque la puissance de sortie requise par l'onduleur est atteinte, l'onduleur démarre automatiquement. Après être entré dans l'opération, l'onduleur surveillera toujours la sortie du module de cellule solaire, tant que la puissance de sortie du module de cellule solaire est supérieure à la puissance de sortie requise par l'onduleur, l'onduleur continuera à fonctionner; Jusqu'à l'arrêt du coucher du soleil, l'onduleur peut fonctionner même les jours de pluie. Lorsque la sortie du module de cellule solaire devient plus petite et que la sortie de l'onduleur approche 0, l'onduleur formera l'état de veille.

2. Fonction de contrôle de suivi de puissance maximale

La sortie du module de cellule solaire varie avec l'intensité du rayonnement solaire et la température du module de cellule solaire lui-même (température de la puce). In addition, la tension des modules de cellules solaires diminue avec l'augmentation du courant, il y a donc un point de fonctionnement optimal pour obtenir la puissance maximale. L'intensité du rayonnement solaire change, est donc le point de travail optimal. Par rapport à ces changements, le point de fonctionnement du module de cellules solaires est toujours au point de puissance maximale, et le système obtient toujours la puissance de sortie maximale du module de cellule solaire. Cette commande est la commande de suivi de puissance maximale. La caractéristique la plus importante de l'onduleur du système d'alimentation solaire est d'inclure le suivi du point de puissance maximale (MPPT) cette fonction.

Principaux indicateurs techniques de l'onduleur photovoltaïque

1. Stabilité de la tension de sortie

Dans un système photovoltaïque, l'énergie générée par les cellules solaires est stockée dans une batterie puis convertie par un onduleur en courant alternatif 220V ou 380V. Cependant, la batterie est affectée par sa propre charge et décharge, et sa tension de sortie varie considérablement. For example, la batterie nominale 12V, sa valeur de tension peut varier de 10.8 V à 14,4 V (au-delà de cette plage, la batterie peut être endommagée). Pour un onduleur qualifié, lorsque la tension d'entrée change dans cette plage, la tension de sortie en régime permanent ne doit pas varier de plus de ± 5% de la valeur nominale, et quand la charge change soudainement, l'écart de tension de sortie ne doit pas dépasser ± 10% de la valeur nominale.

2. Distorsion de la forme d'onde de la tension de sortie

La distorsion de forme d'onde maximale autorisée (ou contenu harmonique) doit être spécifié pour les onduleurs à onde sinusoïdale. Il est généralement exprimé comme la distorsion totale de la forme d'onde de la tension de sortie, et sa valeur ne doit pas dépasser 5% (l0% pour sortie monophasée). Parce que la sortie de courant harmonique d'ordre élevé par l'onduleur produira des pertes supplémentaires telles que des courants de Foucault sur la charge inductive, si la distorsion de la forme d'onde de l'onduleur est trop importante, cela entraînera un échauffement important des composants de la charge, qui n'est pas propice à la sécurité des équipements électriques et affecte gravement l'efficacité de fonctionnement du système.

3. Fréquence de sortie nominale

Tels que contenir la charge du moteur, comme les machines à laver, réfrigérateurs, etc., en raison de sa meilleure fréquence de point de travail 50 moteur hz, la fréquence est trop élevée ou trop basse entraînera un chauffage de l'équipement, réduire l'efficacité et la durée de vie du système, la fréquence de sortie de l'onduleur doit donc être une valeur relativement stable, généralement pour la fréquence industrielle 50 hertz, dans des conditions de travail normales, l'écart doit être compris entre plus ou moins l %.

4. Facteur de puissance de charge

Représente la capacité de l'onduleur avec une charge inductive ou capacitive. Le facteur de puissance de charge de l'onduleur sinusoïdal est 0.7 ~ 0.9 avec une note de 0.9. Dans le cas d'une certaine puissance de charge, si le facteur de puissance de l'onduleur est faible, la capacité de l'onduleur requis augmentera, d'un côté, le coût va augmenter, et la puissance apparente de la boucle AC du système PHOTOVOLTAÏQUE augmente, le courant de boucle augmente, la perte est appelée à augmenter, et l'efficacité du système sera également réduite.

5. Efficacité de l'onduleur

L'efficacité de l'onduleur se réfère au rapport de sa puissance de sortie à sa puissance d'entrée dans des conditions de travail spécifiées, exprimé en pourcentage. En général, le rendement nominal de l'onduleur photovoltaïque se réfère à la charge de résistance pure, l'efficacité sous 80% charger. Étant donné que le coût global du système photovoltaïque est élevé, l'efficacité de l'onduleur photovoltaïque doit être maximisée pour réduire le coût du système et améliorer les performances de coût du système photovoltaïque. At present, le rendement nominal des onduleurs grand public est compris entre 80% and 95%, et l'efficacité des onduleurs de faible puissance ne doit pas être inférieure à 85%. Dans le processus de conception proprement dit du système photovoltaïque, non seulement un onduleur à haut rendement doit être sélectionné, mais une configuration de système raisonnable doit également être adoptée pour que la charge du système photovoltaïque fonctionne près du point d'efficacité optimal.

6. Courant de sortie nominal (ou capacité de sortie nominale)

Représente le courant de sortie nominal de l'onduleur dans la plage de facteur de puissance de charge spécifiée. Certains produits d'onduleurs offrent une capacité de sortie nominale, exprimée en VA ou kVA. La capacité nominale d'un onduleur est le produit du courant de sortie nominal lorsque le facteur de puissance de sortie est 1 (c'est à dire. la charge purement résistive).

7. Mesures protectives

Une bonne performance de l'onduleur, mais devrait également avoir une fonction ou des mesures de protection complètes, afin de faire face à l'utilisation réelle de diverses conditions anormales, de sorte que l'onduleur lui-même et d'autres parties du système contre les dommages.

(1) Entrée sous tension assurée

Lorsque la tension d'entrée est inférieure 85% de la tension nominale, l'onduleur doit être protégé et affiché.

(2) Protecteur de surtension d'entrée

Lorsque la tension d'entrée est supérieure à 130% de la tension nominale, l'onduleur doit être protégé et affiché.

(3) Protection contre les surintensités

La protection contre les surintensités de l'onduleur, devrait être en mesure de s'assurer que le court-circuit ou le courant de charge dépasse la valeur admissible lorsque l'action opportune, afin qu'il ne soit pas endommagé par le courant de surtension. Lorsque le courant de fonctionnement dépasse 150% du noté, l'onduleur doit être capable de protéger automatiquement.

(4) Court-circuit de sortie assuré

Le temps de fonctionnement de la protection contre les courts-circuits de l'onduleur ne doit pas dépasser 0,5 s.

(5) Protection de connexion inverse d'entrée

Lorsque l'entrée est correcte, le pôle négatif est connecté, l'onduleur doit être une fonction de protection et afficher.

(6) Protection contre la foudre

L'onduleur doit être protégé contre la foudre.

(7) Protection contre la surchauffe, etc..

In addition, l'onduleur sans mesures de stabilité de tension, l'onduleur doit également produire des mesures de protection contre les surtensions, afin de rendre la charge contre les dommages de surtension.

8. Caractéristique de démarrage

Caractérise la capacité de l'onduleur à démarrer avec charge et les performances de fonctionnement dynamique. L'onduleur doit être garanti pour démarrer de manière fiable sous la charge nominale.

9. Bruit

Transformateurs, inducteurs de filtre, les interrupteurs électromagnétiques et les ventilateurs des équipements électroniques de puissance produisent tous du bruit. Lorsque l'onduleur fonctionne normalement, son bruit ne doit pas dépasser 80dB, et le bruit du petit onduleur ne doit pas dépasser 65dB.

Technique de sélection

Le choix de l'onduleur, tout d'abord pour considérer une capacité nominale suffisante, afin de répondre à la charge maximale des équipements sur les besoins en puissance électrique. Pour l'onduleur avec un seul appareil comme charge, la sélection de la capacité nominale est relativement simple.

Lorsque l'équipement électrique est une charge résistive pure ou que le facteur de puissance est supérieur à 0.9, la capacité nominale de l'onduleur est 1.1 pour 1.15 fois de la capacité de l'équipement électrique. En même temps, l'onduleur doit également avoir la capacité de résistance à l'impact de charge capacitive et inductive.

Pour charge inductive générale, comme le moteur, réfrigérateur, climatiseur, Machine à laver, pompe à eau haute puissance, etc., au démarrage, sa puissance instantanée peut être 5 ~ 6 fois de sa puissance nominale, en ce moment, l'onduleur supportera une forte surtension instantanée. Pour ce genre de système, la capacité nominale de l'onduleur doit avoir une tolérance suffisante pour garantir que la charge peut être démarrée de manière fiable. L'onduleur haute performance peut être démarré en continu plusieurs fois à pleine charge sans endommager le dispositif d'alimentation. Pour sa propre sécurité, les petits onduleurs doivent parfois adopter un démarrage progressif ou un démarrage à limitation de courant.

Précautions d'installation et entretien

1. Avant l'installation, l'onduleur doit être vérifié s'il y a des dommages dans le processus de transport.

2, dans le choix du site d'installation, doit s'assurer qu'il n'y a pas d'interférences provenant d'autres équipements électroniques de puissance dans la zone environnante.

3. Avant branchement électrique, assurez-vous d'utiliser un matériau opaque pour couvrir le panneau photovoltaïque ou déconnectez le disjoncteur côté DC. Exposé au soleil, le générateur photovoltaïque générera des tensions dangereuses.

4. Toutes les opérations d'installation doivent être effectuées uniquement par des techniciens professionnels.

5, le système de production d'énergie du système photovoltaïque utilisé dans le câble doit être fermement connecté, bonne isolation et cahier des charges adapté.

La tendance du développement

Pour les onduleurs solaires, améliorer l'efficacité de la conversion de puissance est un sujet éternel, mais lorsque l'efficacité du système est de plus en plus élevée, presque proche de 100%, améliorera encore l'efficacité avec un prix plus bas, donc, comment maintenir un haut rendement, et peut maintenir une bonne compétitivité des prix est le sujet important actuel.

Par rapport aux efforts pour améliorer l'efficacité de l'onduleur, comment améliorer l'efficacité de l'ensemble du système d'onduleur devient progressivement un autre sujet important du système d'énergie solaire. Dans un panneau solaire, lorsque la zone locale de 2 à 3 % de l'ombre apparaît, pour l'utilisation d'une fonction MPPT de l'onduleur, la puissance de sortie du système mauvaise à ce moment apparaîtra même sur 20% baisse de puissance! Afin de mieux s'adapter à une telle situation pour un seul ou une partie du module solaire, l'utilisation de la fonction de contrôle MPPT un à un ou de plusieurs MPPT est une méthode très efficace.

Parce que le système d'onduleur est connecté au réseau, la fuite du système vers le sol entraînera de graves problèmes de sécurité. In addition, pour améliorer l'efficacité du système, les panneaux solaires sont principalement utilisés en série avec une tension de sortie CC élevée. Donc, en raison de l'apparition de conditions anormales entre les électrodes, il est facile de produire un arc DC. En raison de la tension continue élevée, il est très difficile d'éteindre l'arc, et il est très facile de provoquer un incendie. Avec l'utilisation généralisée du système d'onduleur solaire, la sécurité du système sera une partie importante de la technologie de l'onduleur.

In addition, le système électrique adopte le développement et la vulgarisation rapides de la technologie des réseaux intelligents. Un grand nombre de systèmes d'énergie solaire et d'autres nouvelles énergies sont connectés au réseau, qui pose de nouveaux défis techniques à la stabilité du système de réseau intelligent. Concevoir un système d'onduleur qui peut être plus rapidement, la compatibilité précise et intelligente avec le réseau intelligent deviendra une condition nécessaire pour le système d'onduleur solaire à l'avenir.

En général, le développement de la technologie des onduleurs se développe avec le développement de la technologie de l'électronique de puissance, technologie microélectronique et théorie moderne du contrôle. Au fil du temps, la technologie des onduleurs évolue vers des fréquences plus élevées, plus de puissance, plus grande efficacité et plus petit volume.