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光伏发电体系的逆变器原理和使用
泉源:电子工程天下 日期:2011-2-28 作者: 点击:

现在我国光伏发电体系重要是直流体系,行将太阳乐赢国际收回的电能给蓄乐赢国际充电,而蓄乐赢国际间接给负载供电,如我国东南地域利用较多的太阳能户用照明体系以及阔别电网的微波站供电体系均为直流体系。此类体系布局简朴,本钱昂贵,但由于负载直流电压的差别(如12V、24V、48V等),很难完成体系的尺度化和兼容性,特殊是民用电力,由于大多为交换负载,以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。别的,光伏发电终极将完成并网运转,这就必需接纳成熟的市场形式,以后交换光伏发电体系必将成为光伏发电的主流。

光伏发电体系对逆变电源的要求

接纳交换电力输入的光伏发电体系,由光伏阵列、充放电控制器、蓄乐赢国际和逆变器四部门构成(并网发电体系一样平常可省去蓄乐赢国际),而逆变器是要害部件。光伏发电体系对逆变器要求较高:

1.要求具有较高的服从。由于现在太阳乐赢国际的代价偏高,为了最大限制天时用太阳乐赢国际,进步体系服从,必需想法进步逆变器的服从。

2.要求具有较高的牢靠性。现在光伏发电体系重要用于遥远地域,很多电站无人值守和维护,这就要求逆变用具有公道的电路布局,严酷的元器件挑选,并要求逆变用具备种种掩护功效,如输出直流极性接反掩护,交换输入短路掩护,过热、过载掩护等。

3.要求直流输出电压有较宽的顺应范畴,由于太阳乐赢国际的端电压随负载和日照强度而变革,蓄乐赢国际固然对太阳乐赢国际的电压具有紧张作用,但由于蓄乐赢国际的电压随蓄乐赢国际剩余容量和内阻的变革而颠簸,特殊是当蓄乐赢国际老化时其端电压的变革范畴很大,如12V蓄乐赢国际,其端电压可在10V~16V之间变革,这就要求逆变器必需在较大的直流输出电压范畴内包管正常事情,并包管交换输入电压的稳固。

4.在中、大容量的光伏发电体系中,逆变电源的输入应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量体系中,若接纳方波供电,则输入将含有较多的谐波重量,高次谐波将孕育发生附加消耗,很多光伏发电体系的负载为通讯或仪表设置装备摆设,这些设置装备摆设对电网品格有较高的要求,当中、大容量的光伏发电体系并网运转时,为制止与大众电网的电力净化,也要求逆变器输入正弦波电流。

逆变器将直流电转化为交换电,若直流电压较低,则经过交换变压器升压,即失掉尺度交换电压和频率。对大容量的逆变器,由于直流母线电压较高,交换输入一样平常不必要变压器升压即能到达220V,在中、小容量的逆变器中,由于直流电压较低,如12V、24V,就必需设计升压电路。

中、小容量逆变器一样平常有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种,推挽电路,将升压变压器的中性插头接于正电源,两只功率管瓜代事情,输入失掉交换电力,由于功率晶体管共地边接,驱动及控制电路简朴,别的由于变压用具有肯定的漏感,可限定短路电流,因此进步了电路的牢靠性。其缺陷是变压器使用率低,动员理性负载的本领较差。

全桥逆变电路降服了推挽电路的缺陷,功率晶体管调治输入脉冲宽度,输入交换电压的有用值即随之转变。由于该电路具有续流回路,纵然对理性负载,输入电压波形也不会畸变。该电路的缺陷是上、下桥臂的功率晶体管不共地,因而必需接纳专门驱动电路或接纳断绝电源。别的,为防备上、下桥臂产生配合导通,必需设计先关断后导通电路,即必需设置去世区工夫,其电路布局较庞大。

推挽电路和全桥电路的输入都必需加升压变压器,由于升压变压器体积大,服从低,代价也较贵,随着电力电子技能和微电子技能的生长,接纳高频升压变更技能完成逆变,可完成高功率密度逆变,这种逆变电路的前级升压电路接纳推挽布局,但事情频率均在20KHz以上,升压变压器接纳高频磁芯质料,因此体积小、分量轻,高频逆变后颠末高频变压器酿成高频交换电,又经高频整流滤波电路失掉高压直流电(一样平常均在300V以上)再经过工频逆变电路完成逆变。

接纳该电路布局,使逆变器功率大大进步,逆变器的空载消耗也相应低落,服从失掉进步,该电路的缺陷是电路庞大,牢靠性比上述两种电路低。

逆变电路的控制电路

上述几种逆变器的主电路均必要有控制电路来完成,一样平常无方波和正弱波两种控制方法,方波输入的逆变电源电路简朴,本钱低,但服从低,谐波成份大。正弦波输入是逆变器的生长趋向,随着微电子技能的生长,有PWM功效的微处置惩罚器也已问世,因而正弦波输入的逆变技能曾经成熟。

1.方波输入的逆变器现在多接纳脉宽调制集成电路,如SG3525,TL494等。理论证明,接纳SG3525集成电路,并接纳功率场效应管作为开关功率元件,能完成功能代价比力高的逆变器,由于SG3525具有间接驱动功率场效应管的本领并具有外部基准源和运算缩小器和欠压掩护功效,因而其核心电路很简朴。

2.正弦波输入的逆变器控制集成电路,正弦波输入的逆变器,其控制电路可接纳微处置惩罚器控制,如INTEL公司消费的80C196MC、摩托罗拉公司消费的MP16以及MI-CROCHIP公司消费的PIC16C73等,这些单片机均具有多路PWM产生器,并可设定上、上桥臂之间的去世区。

 

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