Từ bài viết để hiểu nguyên tắc làm việc của bộ biến tần quang điện!

Nguyên tắc làm việc và các đặc điểm Nguyên tắc làm việc: Lõi của thiết bị biến tần là mạch chuyển đổi biến tần, được gọi là mạch biến tần. Mạch này hoàn thành chức năng biến tần bằng cách bật và tắt công tắc điện tử. Các tính năng: (1) Hiệu quả cao là bắt buộc. Do giá cao của pin mặt trời, để tối đa hóa việc sử dụng pin mặt trời và cải thiện hiệu quả hệ thống, chúng ta phải cố gắng cải thiện hiệu quả của biến tần. (2) Cần có độ tin cậy cao. Hiện tại, các hệ thống nhà máy điện quang điện chủ yếu được sử dụng ở các vùng xa xôi. Nhiều nhà máy điện không được giám sát và duy trì. Điều này đòi hỏi các bộ biến tần phải có cấu trúc mạch hợp lý, lựa chọn thành phần nghiêm ngặt và yêu cầu bộ biến tần phải có các chức năng bảo vệ khác nhau, chẳng hạn như: Bảo vệ đảo ngược phân cực DC đầu vào, bảo vệ ngắn mạch đầu ra AC, bảo vệ quá tải, bảo vệ quá tải, v.v. (3) điện áp đầu vào được yêu cầu để có phạm vi thích ứng rộng. Bởi vì điện áp đầu cuối của pin mặt trời thay đổi theo tải trọng và cường độ của ánh sáng mặt trời. Đặc biệt là khi pin lão hóa, điện áp đầu cuối của nó rất khác nhau. Ví dụ, điện áp đầu cuối của pin 12V có thể thay đổi từ 10V đến 16V, đòi hỏi biến tần để đảm bảo hoạt động bình thường trong phạm vi điện áp đầu vào DC lớn hơn.

Phân loại biến tần quang điện Có nhiều phương pháp để phân loại biến tần, ví dụ: theo số pha của điện áp AC đầu ra biến tần, nó có thể được chia thành biến tần một pha và biến tần ba pha; Theo các thiết bị bán dẫn được sử dụng trong các loại biến tần khác nhau có thể được chia thành biến tần bóng bán dẫn, bộ biến tần thyristor và bộ biến tần thyristor tắt. Theo nguyên tắc của mạch biến tần, nó có thể được chia thành biến tần dao động tự kích thích, bộ biến tần chồng trùng sóng và biến tần điều chế độ rộng xung. Theo ứng dụng trong hệ thống kết nối lưới hoặc hệ thống ngoài lưới, nó có thể được chia thành biến tần kết nối lưới và biến tần ngoài lưới. Để tạo điều kiện cho việc lựa chọn bộ biến tần cho người dùng quang điện, việc phân loại chỉ dựa trên các dịp áp dụng khác nhau của các bộ biến tần.

1. Công nghệ biến tần biến tần tập trung tập trung là một số chuỗi quang điện song song được kết nối với đầu vào DC của biến tần tập trung tương tự. Nói chung, các mô-đun năng lượng IGBT ba pha được sử dụng cho công suất cao và sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường công suất thấp, trong khi sử dụng bộ điều khiển chuyển đổi DSP để cải thiện chất lượng của năng lượng điện được tạo ra, làm cho nó rất gần với dòng sóng hình sin, thường được sử dụng trong hệ thống các trạm năng lượng quang điện lớn (> 10kW). Tính năng lớn nhất là công suất cao và chi phí thấp của hệ thống. Tuy nhiên, vì điện áp đầu ra và dòng điện của các chuỗi quang điện khác nhau thường không hoàn toàn khớp (đặc biệt là khi các chuỗi quang điện được tô bóng một phần do mây, bóng râm, vết bẩn, v.v.), đảo ngược tập trung được áp dụng. Phương pháp thay đổi sẽ dẫn đến giảm hiệu quả của quá trình biến tần và giảm năng lượng của người sử dụng điện. Đồng thời, độ tin cậy phát điện của toàn bộ hệ thống quang điện bị ảnh hưởng bởi tình trạng làm việc kém của một nhóm đơn vị quang điện. Hướng nghiên cứu mới nhất là sử dụng kiểm soát điều chế vector không gian và phát triển các kết nối cấu trúc liên kết biến tần mới để có được hiệu quả cao trong điều kiện tải một phần.

2. Bộ biến tần biến tần chuỗi chuỗi được dựa trên khái niệm mô -đun. Mỗi chuỗi quang điện (1-5kW) đi qua biến tần và có theo dõi cực đại công suất tối đa ở đầu DC. Kết nối song song và kết nối lưới đã trở thành biến tần phổ biến nhất trên thị trường quốc tế. Nhiều nhà máy điện quang điện lớn sử dụng biến tần chuỗi. Ưu điểm là nó không bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt về mô -đun và bóng giữa các chuỗi, đồng thời làm giảm sự không phù hợp giữa điểm làm việc tối ưu của mô -đun quang điện và biến tần, do đó làm tăng việc tạo ra công suất. Những lợi thế kỹ thuật này không chỉ làm giảm chi phí của hệ thống, mà còn làm tăng độ tin cậy của hệ thống. Đồng thời, khái niệm "nô lệ chủ" được giới thiệu giữa các chuỗi, khiến hệ thống kết nối một số chuỗi PV với nhau và để một hoặc một số trong số chúng hoạt động khi một chuỗi năng lượng điện không thể làm cho một biến tần duy nhất hoạt động. , Để sản xuất nhiều điện hơn. Khái niệm mới nhất là một số biến tần tạo thành một "nhóm" để thay thế khái niệm "nô lệ chính", điều này làm cho độ tin cậy của hệ thống một bước nữa. Hiện tại, bộ biến tần chuỗi không biến áp đã dẫn đầu.

3. Bộ biến đổi vi mô Trong hệ thống PV truyền thống, đầu vào đầu vào DC của mỗi biến tần chuỗi sẽ được kết nối nối tiếp với khoảng 10 bảng quang điện. Khi một trong 10 bảng được kết nối trong loạt không hoạt động tốt, chuỗi này sẽ bị ảnh hưởng. Nếu biến tần sử dụng cùng một MPPT cho nhiều đầu vào, mỗi đầu vào cũng sẽ bị ảnh hưởng, làm giảm đáng kể hiệu quả phát điện. Trong các ứng dụng thực tế, các yếu tố che chở khác nhau như mây, cây, ống khói, động vật, bụi, băng và tuyết sẽ gây ra các yếu tố trên và tình hình là rất phổ biến. Trong hệ thống PV của bộ biến đổi vi mô, mỗi bảng được kết nối với một bộ biến đổi vi mô. Khi một trong các bảng không hoạt động tốt, chỉ có điều này sẽ bị ảnh hưởng. Tất cả các bảng quang điện khác sẽ chạy trong điều kiện làm việc tốt nhất, làm cho hệ thống tổng thể hiệu quả hơn và tạo ra nhiều năng lượng hơn. Trong các ứng dụng thực tế, nếu biến tần chuỗi không thành công, nó sẽ khiến các bảng có vài kilowatt không hoạt động và tác động của sự thất bại của bộ biến đổi vi mô là khá nhỏ.

4. Trình tối ưu hóa năng lượng Việc cài đặt Trình tối ưu hóa năng lượng (Tối ưu hóa) trong hệ thống phát điện mặt trời có thể cải thiện đáng kể hiệu quả chuyển đổi và đơn giản hóa chức năng biến tần (biến tần) để giảm chi phí. Để nhận ra một hệ thống phát điện mặt trời thông minh, bộ tối ưu hóa năng lượng thiết bị có thể đảm bảo rằng mỗi pin mặt trời sẽ phát huy hiệu suất tốt nhất và giám sát trạng thái tiêu thụ pin bất cứ lúc nào. Trình tối ưu hóa năng lượng là một thiết bị giữa hệ thống phát điện và biến tần. Nhiệm vụ chính là thay thế chức năng theo dõi điểm sức mạnh tốt nhất ban đầu của biến tần. Trình tối ưu hóa năng lượng sử dụng sự tương tự để thực hiện quét theo dõi điểm công suất cực kỳ nhanh nhất bằng cách đơn giản hóa mạch và một pin mặt trời duy nhất tương ứng với một bộ tối ưu hóa năng lượng, do đó mỗi pin mặt trời thực sự có thể đạt được theo dõi điểm năng lượng tốt nhất, bạn cũng có thể theo dõi trạng thái pin mọi lúc và bất cứ nơi nào nhanh chóng đưa ra một chip liên lạc, báo cáo các vấn đề trong thời gian thực và cho phép người ta có thể sửa chữa. Chức năng của biến tần quang điện, biến tần không chỉ có chức năng chuyển đổi trực tiếp sang AC, mà còn có chức năng tối đa hóa hiệu suất của pin mặt trời và chức năng bảo vệ lỗi hệ thống. Tóm lại, có các chức năng hoạt động và tắt tự động, chức năng điều khiển theo dõi công suất tối đa, chức năng hoạt động chống độc (đối với hệ thống kết nối lưới), chức năng điều chỉnh điện áp tự động (cho hệ thống kết nối lưới), chức năng phát hiện DC (cho hệ thống kết nối lưới), chức năng phát hiện nối đất DC (cho hệ thống kết nối lưới). Dưới đây là giới thiệu ngắn gọn về hoạt động tự động và các chức năng tắt máy và chức năng điều khiển theo dõi công suất tối đa.

(1) Chức năng hoạt động và tắt máy tự động sau khi mặt trời mọc vào buổi sáng, cường độ bức xạ mặt trời tăng dần và đầu ra của pin mặt trời cũng tăng. Khi công suất đầu ra theo yêu cầu của biến tần đạt được, biến tần tự động bắt đầu hoạt động. Sau khi nhập hoạt động, biến tần sẽ theo dõi đầu ra của các thành phần pin mặt trời mọi lúc. Miễn là công suất đầu ra của các thành phần pin mặt trời lớn hơn công suất đầu ra theo yêu cầu của biến tần, biến tần sẽ tiếp tục chạy; Nó sẽ dừng lại cho đến khi hoàng hôn, ngay cả khi trời nhiều mây hoặc mưa. Biến tần cũng có thể được vận hành. Khi đầu ra của mô -đun pin mặt trời trở nên nhỏ hơn và đầu ra của biến tần tiếp cận 0, biến tần đi vào trạng thái chờ.

. Ngoài ra, do mô -đun pin mặt trời có đặc tính là điện áp giảm khi tăng dòng điện, nên có một điểm hoạt động tối ưu có thể thu được công suất tối đa. Cường độ của bức xạ mặt trời đang thay đổi, và rõ ràng điểm hoạt động tốt nhất cũng đang thay đổi. Liên quan đến những thay đổi này, điểm hoạt động của mô -đun pin mặt trời luôn ở điểm năng lượng tối đa và hệ thống luôn thu được công suất tối đa từ mô -đun pin mặt trời. Loại điều khiển này là điều khiển theo dõi công suất tối đa. Tính năng lớn nhất của biến tần được sử dụng trong hệ thống phát điện mặt trời là nó bao gồm chức năng theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT).

Các chỉ số kỹ thuật chính của biến tần quang điện

1. Tính ổn định của điện áp đầu ra trong hệ thống quang điện, năng lượng điện được tạo ra bởi pin mặt trời trước tiên được lưu trữ bởi pin, sau đó được chuyển thành dòng điện xoay chiều 220V hoặc 380V thông qua biến tần. Tuy nhiên, pin bị ảnh hưởng bởi sạc và xả riêng, và điện áp đầu ra của nó rất khác nhau. Ví dụ, pin 12V danh nghĩa có thể thay đổi từ 10,8 đến 14,4V (vượt quá phạm vi này có thể gây ra thiệt hại cho pin). Đối với một biến tần đủ điều kiện, khi điện áp đầu vào đầu vào thay đổi trong phạm vi này, sự thay đổi trong điện áp đầu ra trạng thái ổn định của nó không được vượt quá cộng với PlusMN; 5% giá trị định mức. Đồng thời, khi tải thay đổi đột ngột, độ lệch điện áp đầu ra của nó không vượt quá ± 10% giá trị định mức.

2. Biến dạng dạng sóng của điện áp đầu ra cho các bộ biến tần sóng hình sin, nên chỉ định biến dạng dạng sóng tối đa cho phép (hoặc hàm lượng điều hòa). Thường được biểu thị bằng tổng biến dạng dạng sóng của điện áp đầu ra, giá trị của nó không được vượt quá 5% (đầu ra một pha cho phép L0%). Do đầu ra dòng sóng hài bậc cao của biến tần sẽ tạo ra các tổn thất bổ sung như dòng điện xoáy trên tải cảm ứng, nếu biến dạng dạng sóng biến tần quá lớn, nó sẽ gây ra sự nóng lên nghiêm trọng của các thành phần tải, không thuận lợi cho sự an toàn của thiết bị điện và ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả vận hành hệ thống. 3. Tần số đầu ra định mức cho các tải trọng bao gồm động cơ, chẳng hạn như máy giặt, tủ lạnh, v.v., bởi vì điểm vận hành tần số tốt nhất của động cơ là 50Hz, quá cao hoặc quá thấp sẽ khiến thiết bị nóng lên, giảm hiệu quả vận hành và tuổi thọ dịch vụ của hệ thống. Do đó, tần số đầu ra của biến tần phải là giá trị tương đối ổn định, thường là 50Hz và độ lệch của nó phải nằm trong plusmn; l% trong điều kiện làm việc bình thường.

4. Hệ số công suất tải đại diện cho khả năng của biến tần mang tải cảm ứng hoặc điện dung. Hệ số công suất tải của biến tần sóng hình sin là 0,7 đến 0,9 và giá trị định mức là 0,9. Trong trường hợp công suất tải nhất định, nếu hệ số công suất của biến tần thấp, công suất của biến tần cần thiết sẽ tăng. Một mặt, chi phí sẽ tăng lên và sức mạnh rõ ràng của mạch AC của hệ thống quang điện sẽ tăng lên. Khi hiện tại tăng lên, tổn thất chắc chắn sẽ tăng lên và hiệu quả hệ thống cũng sẽ giảm.

5. Hiệu quả biến tần Hiệu quả của biến tần đề cập đến tỷ lệ công suất đầu ra của nó với công suất đầu vào của nó trong các điều kiện làm việc được chỉ định, được biểu thị bằng phần trăm. Nói chung, hiệu quả danh nghĩa của biến tần quang điện đề cập đến tải trọng hoàn toàn điện trở. , Hiệu quả ở mức tải 80%. Vì chi phí tổng thể của hệ thống quang điện tương đối cao, hiệu quả của biến tần quang điện phải được tối đa hóa, chi phí hệ thống phải được giảm và hiệu suất chi phí của hệ thống quang điện nên được cải thiện. Hiện tại, hiệu quả danh nghĩa của các biến tần chính là từ 80%đến 95%và hiệu quả của các biến tần năng lượng thấp được yêu cầu là không dưới 85%. Trong quá trình thiết kế thực tế của hệ thống quang điện, không chỉ nên chọn biến tần hiệu quả cao mà còn phải áp dụng cấu hình hợp lý của hệ thống để làm cho tải hệ thống quang điện hoạt động gần điểm hiệu quả tốt nhất càng nhiều càng tốt.

6. Dòng điện đầu ra định mức (hoặc công suất đầu ra định mức)

Cho biết dòng điện đầu ra định mức của biến tần trong phạm vi hệ số công suất tải được chỉ định. Một số sản phẩm biến tần cho công suất đầu ra định mức và thiết bị được thể hiện bằng VA hoặc KVA. Công suất định mức của biến tần là khi hệ số công suất đầu ra là 1 (tức là tải điện trở thuần), điện áp đầu ra định mức là sản phẩm của dòng đầu ra định mức. 7. Các biện pháp bảo vệ Một biến tần với hiệu suất tuyệt vời cũng nên có các chức năng hoặc biện pháp bảo vệ hoàn chỉnh để đối phó với các tình huống bất thường khác nhau trong quá trình sử dụng thực tế, để bảo vệ chính biến tần và các thành phần khác của hệ thống khỏi bị hư hại. . (2) Bộ bảo vệ quá điện áp đầu vào: Khi điện áp đầu vào cao hơn 130% điện áp định mức, biến tần nên được bảo vệ và hiển thị. . Khi dòng làm việc vượt quá 150% của được xếp hạng, biến tần sẽ có thể tự động bảo vệ. (4) Thời gian hành động của bảo vệ ngắn mạch của biến tần của bộ bảo vệ ngắn mạch đầu ra không được vượt quá 0,5S. . (6) Bảo vệ sét: Biến tần nên có khả năng chống sét.

. 8. Các đặc điểm bắt đầu thể hiện khả năng của biến tần bắt đầu với tải và hiệu suất của nó trong quá trình hoạt động động. Biến tần nên được đảm bảo để bắt đầu một cách đáng tin cậy dưới tải xếp hạng. 9. Tiếng ồn: Máy biến áp, cuộn cảm bộ lọc, công tắc điện từ, quạt và các thành phần khác trong thiết bị điện tử công suất sẽ tạo ra tiếng ồn. Khi biến tần hoạt động bình thường, nhiễu của nó không được vượt quá 80dB và nhiễu của biến tần nhỏ không được vượt quá 65dB. Kỹ năng lựa chọn Việc lựa chọn bộ biến tần trước tiên phải xem xét có đủ khả năng định mức để đáp ứng các yêu cầu của thiết bị cho năng lượng điện dưới tải tối đa. Đối với một biến tần với một thiết bị duy nhất làm tải, việc lựa chọn công suất định mức của nó tương đối đơn giản. Khi thiết bị điện là tải điện trở thuần hoặc hệ số công suất lớn hơn 0,9, công suất định mức của biến tần được chọn là 1,1 đến 1,15 lần công suất của thiết bị điện. Đồng thời, biến tần cũng nên có khả năng chống lại tác động của tải điện dung và cảm ứng. Đối với tải trọng cảm ứng chung, chẳng hạn như động cơ, tủ lạnh, điều hòa không khí, máy giặt, máy bơm nước năng lượng cao, v.v., khi bắt đầu, công suất tức thời có thể là công suất định mức gấp 5-6 lần. Tại thời điểm này, biến tần sẽ chịu đựng một sức mạnh tức thời lớn. tăng vọt. Đối với các hệ thống như vậy, công suất định mức của biến tần nên có đủ biên độ để đảm bảo rằng tải có thể được bắt đầu một cách đáng tin cậy và biến tần hiệu suất cao có thể được bắt đầu ở mức tải đầy đủ trong nhiều lần mà không làm hỏng các thiết bị điện. Vì sự an toàn của riêng mình, đôi khi các biến tần nhỏ cần sử dụng khởi động mềm hoặc bắt đầu giới hạn hiện tại. Phòng ngừa và bảo trì cài đặt

1. Trước khi cài đặt, hãy kiểm tra xem biến tần bị hỏng trong quá trình vận chuyển.

2. Khi chọn trang web cài đặt, cần đảm bảo rằng không có sự can thiệp nào từ bất kỳ thiết bị điện tử điện nào khác trong khu vực xung quanh.

3. Trước khi tạo các kết nối điện, hãy chắc chắn sử dụng các vật liệu mờ để che các tấm quang điện hoặc ngắt kết nối bộ ngắt mạch bên DC. Tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, các mảng quang điện sẽ tạo ra điện áp nguy hiểm.

4. Tất cả các hoạt động cài đặt phải được hoàn thành bởi nhân viên chuyên nghiệp và kỹ thuật.

5. Các dây cáp được sử dụng trong hệ thống phát điện hệ thống quang điện phải được kết nối chắc chắn, cách điện tốt và các thông số kỹ thuật thích hợp. Xu hướng phát triển cho các bộ biến tần mặt trời, cải thiện hiệu quả chuyển đổi của sức mạnh là một chủ đề vĩnh cửu, nhưng khi hiệu quả của hệ thống ngày càng cao hơn, gần như tiếp cận 100%, cải thiện hiệu quả hơn nữa sẽ đi kèm với hiệu suất chi phí thấp hơn. Do đó, làm thế nào để duy trì hiệu quả cao và duy trì khả năng cạnh tranh giá tốt sẽ là một chủ đề quan trọng hiện nay. So với những nỗ lực cải thiện hiệu quả của bộ biến tần, làm thế nào để cải thiện hiệu quả của toàn bộ hệ thống biến tần đang dần trở thành một vấn đề quan trọng khác đối với các hệ thống năng lượng mặt trời. Trong một mảng mặt trời, khi một bóng một phần là 2 ~ 3% diện tích xuất hiện, đối với một biến tần có chức năng MPPT, khi công suất đầu ra của hệ thống là xấu, thậm chí sẽ có một mức giảm năng lượng khoảng 20%! Để thích ứng tốt hơn với các tình huống như thế này, việc sử dụng các chức năng điều khiển MPPT một-một hoặc nhiều MPPT là rất hiệu quả cho các mô-đun năng lượng mặt trời một phần hoặc một phần. Bởi vì hệ thống biến tần ở trạng thái hoạt động kết nối lưới, nên sự rò rỉ của hệ thống xuống đất sẽ gây ra các vấn đề an toàn nghiêm trọng; Ngoài ra, để cải thiện hiệu quả của hệ thống, hầu hết các mảng năng lượng mặt trời được kết nối nối tiếp để tạo thành điện áp đầu ra DC cao; Do sự xuất hiện của các điều kiện bất thường giữa các điện cực, dễ dàng tạo ra một vòng cung DC. Do điện áp DC cao, rất khó để dập tắt vòng cung và rất dễ dàng để gây ra lửa. Với việc áp dụng rộng rãi các hệ thống biến tần mặt trời, các vấn đề an toàn hệ thống cũng sẽ là một phần quan trọng của công nghệ biến tần. Ngoài ra, hệ thống điện đang mở ra thông minh。

Sự phát triển nhanh chóng và phổ biến của công nghệ lưới điện. Một số lượng lớn năng lượng mặt trời và các hệ thống năng lượng năng lượng mới khác được kết nối với lưới điện, nơi đặt ra những thách thức kỹ thuật mới cho sự ổn định của hệ thống lưới điện thông minh. Thiết kế một hệ thống biến tần có thể tương thích nhanh hơn, chính xác và tương thích thông minh hơn với lưới thông minh sẽ trở thành một điều kiện cần thiết cho các hệ thống biến tần mặt trời trong tương lai.

Nói chung, sự phát triển của công nghệ biến tần được phát triển với sự phát triển của công nghệ điện tử năng lượng, công nghệ vi điện tử và lý thuyết kiểm soát hiện đại. Với thời gian trôi qua, công nghệ biến tần đang phát triển theo hướng tần số cao hơn, công suất cao hơn, hiệu quả cao hơn và khối lượng nhỏ hơn.