Das Funktionsprinzip und die Eigenschaften des Photovoltaik-Wechselrichters

Das Funktionsprinzip des Wechselrichters:

Das Herzstück des Wechselrichtergeräts ist der Wechselrichterschaltkreis, der kurz Wechselrichterkreis genannt wird.Die Schaltung vervollständigt die Wechselrichterfunktion durch Ein- und Ausschalten des leistungselektronischen Schalters.

Merkmale:

(1) Es ist eine hohe Effizienz erforderlich.

Aufgrund der derzeit hohen Preise für Solarzellen müssen wir versuchen, die Effizienz des Wechselrichters zu verbessern, um die Nutzung von Solarzellen zu maximieren und die Effizienz des Systems zu verbessern.

(2) Es ist eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich.

Derzeit wird das Photovoltaik-Kraftwerkssystem hauptsächlich in abgelegenen Gebieten eingesetzt, und viele Kraftwerke sind unbeaufsichtigt und gewartet, was eine angemessene Schaltungsstruktur des Wechselrichters, eine strenge Komponentenauswahl und verschiedene Schutzfunktionen des Wechselrichters erfordert, wie z als: Eingangs-DC-Polaritäts-Verpolungsschutz, AC-Ausgangs-Kurzschlussschutz, Überhitzung, Überlastschutz usw.

(3) Die Eingangsspannung muss einen größeren Anpassungsbereich haben.

Denn die Klemmenspannung der Solarzelle variiert mit der Belastung und der Intensität des Sonnenlichts.Insbesondere wenn die Batterie altert, schwankt ihre Klemmenspannung stark.Beispielsweise kann die Klemmenspannung einer 12-V-Batterie zwischen 10 V und 16 V variieren, was erfordert, dass der Wechselrichter innerhalb eines großen DC-Eingangsspannungsbereichs normal arbeitet.

Klassifizierung von Photovoltaik-Wechselrichtern::

Es gibt viele Möglichkeiten, Wechselrichter zu klassifizieren.Je nach Anzahl der Phasen der vom Wechselrichter ausgegebenen Wechselspannung kann dieser beispielsweise in einphasige Wechselrichter und dreiphasige Wechselrichter unterteilt werden.Unterteilt in Transistor-Wechselrichter, Thyristor-Wechselrichter und Abschalt-Thyristor-Wechselrichter.Nach dem Prinzip der Wechselrichterschaltung kann sie auch in selbsterregte Schwingungswechselrichter, Stufenwellenüberlagerungswechselrichter und Pulsweitenmodulationswechselrichter unterteilt werden.Je nach Anwendung im netzgekoppelten System oder netzunabhängigen System kann es in netzgekoppelte Wechselrichter und netzunabhängige Wechselrichter unterteilt werden.Um optoelektronischen Anwendern die Auswahl von Wechselrichtern zu erleichtern, werden hier nur die Wechselrichter nach den verschiedenen Anwendungsfällen klassifiziert.

1. Zentralisierter Wechselrichter

Bei der Zentralwechselrichtertechnologie werden mehrere parallele Photovoltaikstränge an den Gleichstromeingang desselben Zentralwechselrichters angeschlossen.Im Allgemeinen werden dreiphasige IGBT-Leistungsmodule für hohe Leistungen und Feldeffekttransistoren für niedrige Leistungen verwendet.Der DSP wandelt den Controller um, um die Qualität des erzeugten Stroms zu verbessern, sodass er einem Sinuswellenstrom sehr nahe kommt, der typischerweise in Systemen für große Photovoltaikkraftwerke (>10 kW) verwendet wird.Das größte Merkmal besteht darin, dass die Leistung des Systems hoch und die Kosten niedrig sind, da die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom verschiedener PV-Strings häufig nicht vollständig übereinstimmen (insbesondere, wenn die PV-Strings aufgrund von Bewölkung, Schatten oder Flecken teilweise blockiert sind). usw.) wird der Zentralwechselrichter übernommen.Die Änderung des Weges wird zu einer Verringerung der Effizienz des Wechselrichterprozesses und einer Verringerung des Energieverbrauchs der Stromverbraucher führen.Gleichzeitig wird die Zuverlässigkeit der Stromerzeugung der gesamten Photovoltaikanlage durch den schlechten Betriebszustand einer Photovoltaik-Einheitsgruppe beeinträchtigt.Die neueste Forschungsrichtung ist der Einsatz der Raumzeigermodulationssteuerung und die Entwicklung neuer topologischer Verbindungen von Wechselrichtern, um einen hohen Wirkungsgrad unter Teillastbedingungen zu erzielen.

2. Stringwechselrichter

Der Stringwechselrichter basiert auf dem modularen Konzept.Jeder PV-String (1–5 kW) durchläuft einen Wechselrichter, verfügt über die maximale Leistungsspitzenverfolgung auf der DC-Seite und ist auf der AC-Seite parallel geschaltet.Der beliebteste Wechselrichter auf dem Markt.

Viele große Photovoltaikkraftwerke nutzen Stringwechselrichter.Der Vorteil besteht darin, dass es nicht von Modulunterschieden und Verschattungen zwischen Strings beeinflusst wird und gleichzeitig die Diskrepanz zwischen dem optimalen Betriebspunkt von Photovoltaikmodulen und dem Wechselrichter verringert und dadurch die Stromerzeugung erhöht.Diese technischen Vorteile senken nicht nur die Systemkosten, sondern erhöhen auch die Systemzuverlässigkeit.Gleichzeitig wird das Konzept „Master-Slave“ zwischen den Strings eingeführt, sodass das System mehrere Gruppen von Photovoltaik-Strings miteinander verbinden und einen oder mehrere von ihnen unter der Bedingung arbeiten lassen kann, dass ein einzelner String keine Energie liefern kann ein einzelner Wechselrichter funktioniert., wodurch mehr Strom produziert wird.

Das neueste Konzept besteht darin, dass mehrere Wechselrichter anstelle des „Master-Slave“-Konzepts ein „Team“ miteinander bilden, was die Systemzuverlässigkeit noch weiter erhöht.Derzeit dominieren transformatorlose Stringwechselrichter.

3. Mikro-Wechselrichter

In einem herkömmlichen PV-System sind am DC-Eingangsende jedes String-Wechselrichters etwa 10 Photovoltaikmodule in Reihe geschaltet.Wenn 10 Module in Reihe geschaltet sind und eines davon nicht richtig funktioniert, wird dieser Strang beeinträchtigt.Wenn derselbe MPPT für mehrere Eingänge des Wechselrichters verwendet wird, sind auch alle Eingänge betroffen, was die Effizienz der Stromerzeugung erheblich verringert.In praktischen Anwendungen werden die oben genannten Faktoren durch verschiedene Okklusionsfaktoren wie Wolken, Bäume, Schornsteine, Tiere, Staub, Eis und Schnee verursacht, und diese Situation kommt sehr häufig vor.Im PV-System des Mikro-Wechselrichters ist jedes Panel mit einem Mikro-Wechselrichter verbunden.Wenn eines der Panels nicht richtig funktioniert, ist nur dieses Panel betroffen.Alle anderen PV-Module funktionieren optimal, wodurch das Gesamtsystem effizienter wird und mehr Strom erzeugt.In der Praxis führt ein Ausfall des String-Wechselrichters dazu, dass mehrere Kilowatt Solarmodule nicht funktionieren, während die Auswirkungen des Ausfalls des Mikro-Wechselrichters recht gering sind.

4. Leistungsoptimierer

Der Einbau eines Leistungsoptimierers in ein Solarstromerzeugungssystem kann die Umwandlungseffizienz erheblich verbessern und die Funktionen des Wechselrichters vereinfachen, um die Kosten zu senken.Um ein intelligentes Solarstromerzeugungssystem zu realisieren, kann der Leistungsoptimierer des Geräts wirklich dafür sorgen, dass jede Solarzelle ihre beste Leistung erbringt, und den Batterieverbrauchsstatus jederzeit überwachen.Der Leistungsoptimierer ist ein Gerät zwischen dem Stromerzeugungssystem und dem Wechselrichter. Seine Hauptaufgabe besteht darin, die ursprüngliche Funktion zur optimalen Leistungspunktverfolgung des Wechselrichters zu ersetzen.Der Leistungsoptimierer führt analog eine extrem schnelle Suche nach der optimalen Leistungspunktverfolgung durch, indem er die Schaltung vereinfacht und eine einzelne Solarzelle einem Leistungsoptimierer entspricht, sodass jede Solarzelle wirklich die optimale Leistungspunktverfolgung erreichen kann. Darüber hinaus kann der Batteriestatus ermittelt werden Durch das Einsetzen eines Kommunikationschips kann das Gerät jederzeit und überall überwacht und das Problem sofort gemeldet werden, sodass das zuständige Personal es schnellstmöglich beheben kann.

Die Funktion des Photovoltaik-Wechselrichters

Der Wechselrichter hat nicht nur die Funktion der DC-AC-Umwandlung, sondern auch die Funktion, die Leistung der Solarzelle zu maximieren und die Funktion des Systemfehlerschutzes.Zusammenfassend gibt es automatische Betriebs- und Abschaltfunktionen, eine Funktion zur Steuerung der Maximalleistungsverfolgung, eine Anti-Unabhängigkeitsbetriebsfunktion (für netzgekoppelte Systeme), eine automatische Spannungsanpassungsfunktion (für netzgekoppelte Systeme) und eine DC-Erkennungsfunktion (für netzgekoppelte Systeme). angeschlossenes System), DC-Erdungserkennungsfunktion (für netzgekoppelte Systeme).Hier finden Sie eine kurze Einführung in die automatischen Betriebs- und Abschaltfunktionen sowie die Funktion zur Steuerung der Maximalleistungsverfolgung.

(1) Automatische Betriebs- und Stoppfunktion

Nach Sonnenaufgang am Morgen nimmt die Intensität der Sonneneinstrahlung allmählich zu und auch die Leistung der Solarzelle steigt.Wenn die vom Wechselrichter benötigte Ausgangsleistung erreicht ist, beginnt der Wechselrichter automatisch zu laufen.Nach der Inbetriebnahme überwacht der Wechselrichter ständig die Leistung des Solarzellenmoduls.Solange die Ausgangsleistung des Solarzellenmoduls größer ist als die für den Betrieb des Wechselrichters erforderliche Ausgangsleistung, läuft der Wechselrichter weiter;es hört bei Sonnenuntergang auf, auch wenn es bewölkt und regnerisch ist.Der Wechselrichter kann auch betrieben werden.Wenn die Leistung des Solarzellenmoduls kleiner wird und die Leistung des Wechselrichters nahe bei 0 liegt, geht der Wechselrichter in den Standby-Zustand über.

(2) Maximalleistungs-Tracking-Kontrollfunktion

Die Leistung eines Solarzellenmoduls variiert mit der Intensität der Sonneneinstrahlung und der Temperatur des Solarzellenmoduls selbst (Chiptemperatur).Da das Solarzellenmodul außerdem die Eigenschaft hat, dass die Spannung mit steigendem Strom abnimmt, gibt es einen optimalen Betriebspunkt, an dem die maximale Leistung erzielt werden kann.Die Intensität der Sonneneinstrahlung verändert sich und natürlich verändert sich auch der optimale Arbeitspunkt.Bezogen auf diese Änderungen liegt der Betriebspunkt des Solarzellenmoduls immer am Punkt maximaler Leistung und das System erhält immer die maximale Leistungsabgabe vom Solarzellenmodul.Bei dieser Steuerung handelt es sich um die maximale Leistungsverfolgungssteuerung.Das größte Merkmal von Wechselrichtern für Solarstromanlagen ist, dass sie über die Funktion des Maximum Power Point Tracking (MPPT) verfügen.