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光伏系统中的逆变器原理

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光伏系统中的逆变器原理

2022-01-14 10:09:49

光伏系统主要是直流系统。也就是说,太阳能电池产生的电能为电池充电,电池直接为负载供电。例如,我国西北部的太阳能家庭照明系统和远离电网的微波站供电系统都是直流系统。该类系统结构简单,成本低,但由于负载直流电压不同(12V、24V、48V等),系统标准化、兼容,特别是对私用电源。负载为交流负载,作为直流电源供电的商用光伏电源很难进入市场。另外,光伏终将随着并网的发展而成熟,未来交流光伏系统将成为光伏的主流。


1、光伏发电系统对逆变电源的要求

使用交流电输出的光伏发电系统由光伏发电阵列、充放电控制器、蓄电池、逆变电源四部分组成(并网发电系统一般节省蓄电池),逆变电源是关键。配料就是。光伏系统的逆变器功率要求很高。


(1)需要更高的效率。由于太阳能电池价格昂贵,因此必须努力提高逆变电源的效率,以充分利用太阳能电池,提高系统效率。


(2)要求具有较高的可靠性。目前,光伏发电系统主要应用于偏远地区,很多电厂都是无人维护,因此逆变电源需要合理的电路结构和严格的元器件选择,电源需要各种保护。输入直流极性连接保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等功能。


(3)直流输入电压需要应用的范围很广。由于太阳能电池的端电压会随着负载和太阳光的强度而变化,因此电池对太阳能电池的电压有钳位作用,但电池的电压会随着电池的剩余容量而变化。内阻波动。尤其是当电池随时间老化时,其端电压会发生显着变化。例如,12V 电池的端电压可以在 10V 到 16V 之间变化。逆变电源需要较大的直流。在输入电压范围内正常工作,保证交流输出电压的稳定性。


(4)在中大容量光伏发电系统中,逆变电源的输出必须是失真很小的正弦波。这是因为在中、大容量系统中,使用方波电源时,输出中含有较多的谐波成分,高次谐波会造成额外的损耗。许多光伏系统都配备了通信或仪表设备。是电网品质优良的设备。中、大容量光伏系统接入电网时,还需要逆变电源输出正弦电流,防止公共电网的电能污染。

光伏系统

2.逆变电源的原理与电路结构

逆变器电源将直流电转换为交流电。电路原理表明,功率晶体管T1、T3、T2、T4交替导通,得到交流电源。如果直流电压低,则由交流电升压。用于获得标准交流电压和频率的电流传感器。对于大容量逆变电源,直流母线电压比较高。一般情况下,交流输出无需transboost即可达到220V。对于中小容量逆变电源,直流电压比较低,比如12V。和24V。,需要设计升压电路。


中、小容量逆变电源一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种其主电路的推挽电路,将升压变压器的中性抽头接于正电源,两只功率管交替工作,输出得到交流电力,由于功率晶体管共地边接,驱动及控制电路简单,另外由于变压器具有一定的漏感,可限制短路电流,因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低,带动感性负载的能力较差。


所示的全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点。功率晶体管T1、T4、T2、T3反相,T1和T2的相位差为180度。调整T1和T2的输出脉宽会相应地改变输出交流电压的有效值。显示了四个功率晶体管的控制信号和输出波形。该电路具有续流回路,因为它能够同时导通 T2 和 T4。即使有感性负载,输出电压波形也不会失真。.. 该电路的缺点是上下臂的功率晶体管不共用地,因此需要使用专用驱动电路或隔离电源。另外,T1、T4、T2、T3之间必须设计电路,防止上下桥臂共通。必须先关闭电路,然后再打开。所以死区时间是:如果设置为 ,电路结构会更加复杂。


必须在推挽电路和全桥电路的输出端添加升压变压器。随着电力电子和微电子技术的发展,工频升压变压器体积大、效率低且价格昂贵。采用高频升压转换技术。为了实现逆变器,我们实现了高功率密度逆变器。该逆变电路前面的升压电路采用推挽结构,但工作频率为20KHz或更高。由于升压变压器采用高频磁芯材料,体积小/重量轻,高频逆变器通过高频变压器转换为高频交流电,又经高频整流滤波电路得到高压直流电(一般均在300V以上)再通过工频逆变电路实现逆变。


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