نحوه ساخت اینورتر برای سیستم های خارج از شبکه

نحوه انتخاب اینورتر برای سیستم های خارج از شبکه

برای سیستم های تولید برق فتوولتائیک خارج از شبکه، بازده اینورتر مستقیماً بر راندمان کل سیستم تأثیر می گذارد. بنابراین، فناوری کنترل اینورتر در سیستم‌های تولید برق فتوولتائیک خورشیدی از اهمیت تحقیقاتی مهمی برخوردار است. در طراحی اینورترها معمولا از روش های کنترل آنالوگ استفاده می شود. با این حال، عیوب بسیاری در سیستم های کنترل آنالوگ وجود دارد، مانند اثرات پیری و رانش دما قطعات، حساسیت به تداخل الکترومغناطیسی و استفاده از تعداد زیادی از قطعات. سیستم کنترل اینورتر آنالوگ PWM معمولی از روش نمونه برداری طبیعی برای مقایسه موج مدولاسیون سینوسی با موج حامل مثلثی برای کنترل پالس ماشه استفاده می کند. با این حال، مدار تولید موج مثلثی در برابر تداخل دما، ویژگی‌های دستگاه و سایر عوامل در فرکانس بالا (20 کیلوهرتز) آسیب‌پذیر است که منجر به جبران دی سی در ولتاژ خروجی، افزایش محتوای هارمونیک، تغییر زمان مرده و سایر اثرات نامطلوب می‌شود. توسعه پردازشگرهای سیگنال دیجیتال پرسرعت (DSP) امکان کنترل دیجیتالی اینورترها در سیستم های تولید برق فتوولتائیک خورشیدی را فراهم کرده است. از آنجایی که بیشتر دستورالعمل‌های آن را می‌توان در یک چرخه دستورالعمل تکمیل کرد، می‌تواند الگوریتم‌های کنترل پیشرفته‌تر پیچیده‌تری را تحقق بخشد، عملکرد پویا و ثابت شکل موج خروجی را بیشتر بهبود بخشد و طراحی کل سیستم را ساده کند، به طوری که سیستم سازگاری خوبی داشته باشد. .

اینورتر یک مدار الکترونیکی قدرت است که می تواند جریان مستقیم یک آرایه سلول خورشیدی را به جریان متناوب برای تامین بارهای AC تبدیل کند. این یک جزء کلیدی از کل سیستم تولید انرژی خورشیدی است. اینورتر خورشیدی خاموش شبکه دو عملکرد اساسی دارد: از یک طرف، انرژی را برای تکمیل تبدیل دی سی/AC به بار AC فراهم می کند و از طرف دیگر، بهترین نقطه کار را برای بهینه سازی راندمان سیستم فتوولتائیک خورشیدی پیدا می کند. برای تابش خورشیدی، دما و انواع سلول های خورشیدی خاص، سیستم های فتوولتائیک خورشیدی دارای ولتاژ و جریان بهینه منحصر به فرد هستند که به سیستم تولید برق فتوولتائیک اجازه می دهد حداکثر توان را ساطع کند. بنابراین، الزامات اساسی زیر برای اینورترها در سیستم های تولید برق فتوولتائیک خورشیدی خارج از شبکه پیشنهاد شده است:

1) اینورتر باید دارای ساختار مدار معقول، انتخاب دقیق اجزاء و عملکردهای حفاظتی مختلف، مانند حفاظت از معکوس شدن قطبیت دی سی ورودی، حفاظت از اتصال کوتاه خروجی AC، گرمای بیش از حد، حفاظت از اضافه بار و غیره باشد.

2) دارای طیف گسترده ای از سازگاری ولتاژ ورودی دی سی است. با توجه به تغییر ولتاژ ترمینال آرایه سلول خورشیدی با بار و شدت نور خورشید، اگرچه باتری اثر گیره ای بر ولتاژ سلول خورشیدی دارد، ولتاژ باتری با تغییر در ظرفیت باقیمانده و مقاومت داخلی آن در نوسان است. باتری، به خصوص زمانی که باتری قدیمی می شود، دامنه تغییرات ولتاژ ترمینال زیاد است، مانند باتری 12 ولت، ولتاژ ترمینال می تواند بین 10 ولت و 16 ولت متغیر باشد، که به اینورتر نیاز دارد تا از عملکرد عادی در محدوده وسیع ولتاژ ورودی دی سی اطمینان حاصل کند. و اطمینان حاصل کنید که ولتاژ خروجی AC در محدوده ولتاژ مورد نیاز بار پایدار است.

3) اینورتر باید مراحل میانی تبدیل انرژی الکتریکی را برای صرفه جویی در هزینه ها و بهبود بازده به حداقل برساند.

4) اینورترها باید بازده بالایی داشته باشند. با توجه به قیمت بالای سلول‌های خورشیدی در حال حاضر، به منظور استفاده حداکثری از سلول‌های خورشیدی و بهبود کارایی سیستم، افزایش کارایی اینورترها ضروری است.

5) اینورترها باید قابلیت اطمینان بالایی داشته باشند. در حال حاضر، سیستم‌های تولید برق خورشیدی فتوولتائیک خارج از شبکه عمدتاً در مناطق دورافتاده استفاده می‌شوند و بسیاری از سیستم‌های تولید برق خورشیدی فتوولتائیک خارج از شبکه بدون سرنشین و نگهداری می‌شوند. این امر مستلزم آن است که اینورتر از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار باشد.

6) ولتاژ خروجی اینورتر با فرکانس و دامنه مشابه ولتاژ شبکه خانگی مناسب برای بارهای الکتریکی عمومی است.

7) در سیستم های تولید برق فتوولتائیک خورشیدی با ظرفیت متوسط ​​تا بزرگ خارج از شبکه، خروجی اینورتر باید یک موج سینوسی با اعوجاج کم باشد. با توجه به استفاده از منبع تغذیه موج مربعی در سیستم های با ظرفیت متوسط ​​تا بزرگ، خروجی شامل اجزای هارمونیک بیشتری خواهد بود و هارمونیک های بالاتر تلفات اضافی ایجاد می کند. بسیاری از سیستم‌های تولید برق فتوولتائیک خورشیدی خارج از شبکه با تجهیزات ارتباطی یا ابزاری بارگیری می‌شوند که نیازهای بالایی برای کیفیت برق دارند. برای اینورترها در سیستم های تولید برق خورشیدی فتوولتائیک خارج از شبکه، دو الزام برای شکل موج خروجی با کیفیت بالا وجود دارد: اول، دقت حالت پایدار بالا، از جمله مقادیر کوچک THD، و عدم تفاوت استاتیکی در فاز و دامنه بین جزء اصلی و مرجع. شکل موج؛ دومی عملکرد دینامیکی خوب است که به معنای تنظیم سریع تحت اختلالات خارجی و تغییرات کوچک در شکل موج خروجی است.