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光伏发电体系中逆变电源的原理与完毕

2017-07-27 23:05分类:机械维修 阅读:

 

现在我国光伏发电体系首要是直流体系,行将太阳电池宣告的电能给蓄电池充电,而蓄电池直接给负载供电,如我国西北区域运用较多的太阳能户用照明体系以及远离电网的微波站供电体系均为直流体系。此类体系构造简略,本钱贱价,但因为负载直流电压的纷歧样(如12V、24V、48V、等),很维完毕体系的规范化和兼容性,分外是民用电力 ,因为大多为沟通负载,以直流电力供电的光伏电源很难作为产品进入商场。别的,光伏发电终究将完毕并网作业,这就有必要选用老到,往后沟通光伏发电体系必将变成光伏发电的干流。

二、光伏发电体系对逆变电源的恳求

选用沟通电力输出的光伏发电体系,由光伏阵列、充放电操控器、蓄电池和逆变电源四有些构成(并网发电系一同般可省去蓄电池),而逆变电源是要害部件。光伏发电体系对逆变电源恳求较高:

(1)恳求具有较高的功率。因为现在太阳电池的报价偏高,为了最大极限地运用太阳电池,跋涉体系功率,有必要设法跋涉逆变电源的功率。

(2)恳求具有较高的牢靠性。现在光伏发电体系首要用于悠远区域,很多电站无人值守和维护,这就恳求逆变电源具有合理的电路构造,严峻的元器材挑选,并恳求逆变电源具有各种维护功用,如输入直流极性接反维护,沟通输出短路维护,过热,过载维护等。

(3)恳求直流输入电压有较宽的习气方案,因为太阳电池的端电压随负载和日照强度而改动,蓄电池尽管对太阳电池的电压具有钳位效果,但因为蓄电池的电压随蓄电池剩下容量和内阻的改动而不坚决,分外是当蓄电池老化时其端电压的改动方案很大, 如12V蓄电池,其端电压可在10V~16V之间改动,这就恳求逆变电源有必要在较大的直流输入电压方案内确保正常作业,并确保沟通输出电压的安稳。

(4)在中、大容量的光伏发电体系中,逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是因为在中、大容量体系中,若选用方波供电,则输出将富含较多的谐波重量,高次谐波将发作附加损耗,很多光伏发电体系的负载为通讯或外表设备,这些设备对电网质量有较高的外,傍边、大容量的光伏发电体系并网作业时,为避免铎公共电网的电力污染,也恳求逆变电源输出正弦波电流。

三、逆变电源的原理与电路构造

逆变电源将直流电转化为沟通,其电路原理如图3所示、功率晶体管T1、T3和T2、T4替换注册得到沟通电力,若直流电压较低,则通过沟通变压器升压,即得到规范沟通电压和频率。对大容量的逆变电源,由人直流母线电压较高,沟通输出通常不需要变压器升压即能抵达220V,在中、小容量的逆变电源中,因为直流电压较低,如12V、24V,就有必要方案升压电路。

中、小容量逆变电源通常有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种,将升压变压器的中性抽头接于正电源,两只功率管替换作业,输出得到沟通电力,因为功率晶体管共地边接,驱动及操控电路简略,别的因为变压用具有必定的漏感,可绑缚短路电流,因此跋涉了电路的牢靠性。其缺陷是变压器运用率低,股动理性负载的才调较差。

全桥逆变电路打败了推挽电路的缺陷,功率晶体管T1、T4和T2、T3反相,T1和T2相位互差180度。调度T1和T2的输出脉冲宽度,输出沟通电压的有用值即随之改动。四只功率晶体管的操控信号和输出波形,因为该电路具有能使T2和T4一同导通的功用,因此具有续流回路,即便对理性负载,输出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,因此有必要选用专门驱动电路或选用隔绝电源。别的,为避免上、下桥臂发作一同导通,在T1、T4及T2、T3之间有必要方案先关断后导通电路,即有必要设置死区时刻,其电路构造较凌乱。 

推挽电路和全桥电路的输出都有必要加升压变压器,因为工频升压变压器体积大,功率低,报价也较贵,跟着电力电子技能和微电子技能的翻开,选用高频升压改换技能完毕逆变,可完毕高功率密度逆变,这种逆变电路的前级升压电路选用推挽构造,但作业频率均在20KHZ以上,升压变压器选用高频磁芯资料,因此体积小/重量轻,高频逆变后通过高频变压器变成高频沟通电,又经高频整流滤波电路得到高压直流电(通常均在300V以上)再通过工频逆变电路完毕逆变。

选用该电路构造,使逆变虬路功率密度大大跋涉,逆变电源的空载损耗也相应降低,功率得到跋涉,该电路的缺陷是电路凌乱,牢靠性比上述两种电路低。

四、逆变电路的操控电路

上述几种逆变电源的主电路均需要有操控电路来完毕,通常有方波和正弱波两种操控办法,方波输出的逆变电 源电路简略,本钱低,但功率低,谐波成份大。正弦波输出是逆变电源的翻开趋势,跟着微电子技能的发民,有PWM功用的微处理器也已面世,因此正弦波输出的逆变技能现已老到。

1、方波输出的逆变电源现在多选用脉宽调制集成电路,如SG3525,TL494等。实习证实,选用SG3525集成电路,并选喫苦率场效应管作为开关功率元件,能完毕功用报价比照高的逆变电源,因为SG3525具有直接驱动功率场效应管的才调并具有内部基准源和运算拓宽器和欠压维护功用,因此其外围电路很简略。

2、正弦波输出的逆变电源操控集成电路

正弦波输出的逆变电源,其操控电路可选用微处理器操控,如INTEL公司出产的80C196MC、摩托罗拉公司出产的MP16以及MI-CROCHIP公司出产的PIC16C73等,这些单片机均具有多路PWM发作器,并可设定上、上桥臂之间的死区时刻,选用INTEL公司80C196MC完毕正弦波输出的电路如图8所示,80C196MC完毕正弦波信号的发作,并查看沟通输出电压,完毕稳压。

五、逆变电源主电路功率器材的挑选

逆变电源的主功率元件的挑选至关首要,现在运用较多的功率元件有达林顿功率晶体管(BJT),功率场效应管(MOSFET),绝缘栅晶体管(IGBT)和可关断晶闸管(GTO)等,在小容量低压体系中运用较多的器材为MOSFET,因为MOSFET具有较低的通态压降和较高的开关频率,在高压大容量体系中通常均选用IGBT模块,这是因为MOSFET跟着电压的添加其通态电阻也随之增大,而IGBT在中容量体系中占有较大的优势,而在特大容量(100KVA以上)体系中,通常均选用GTO作为功率元件。

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