O princípio de funcionamento do inversor:
O núcleo do dispositivo inversor é o circuito de comutação do inversor, também conhecido como circuito inversor. O circuito completa a função do inversor ligando e desligando a chave eletrônica de potência.
Características:
(1) É necessária alta eficiência.
Devido ao alto preço atual das células solares, para maximizar a utilização das células solares e melhorar a eficiência do sistema, devemos tentar melhorar a eficiência do inversor.
(2) É necessária alta confiabilidade.
Atualmente, o sistema de usina fotovoltaica é usado principalmente em áreas remotas, e muitas usinas não são supervisionadas e mantidas, o que exige que o inversor tenha uma estrutura de circuito razoável, seleção rigorosa de componentes e várias funções de proteção, como: proteção contra inversão de polaridade CC de entrada, proteção contra curto-circuito de saída CA, superaquecimento, proteção contra sobrecarga, etc.
(3) A tensão de entrada precisa ter uma faixa mais ampla de adaptação.
Como a tensão terminal da célula solar varia com a carga e a intensidade da luz solar, especialmente quando a bateria está envelhecendo, sua tensão terminal varia bastante. Por exemplo, para uma bateria de 12 V, sua tensão terminal pode variar entre 10 V e 16 V, o que exige que o inversor funcione normalmente dentro de uma ampla faixa de tensão de entrada CC.
Classificação do inversor fotovoltaico：
Existem muitas maneiras de classificar inversores. Por exemplo, de acordo com o número de fases da saída de tensão CA do inversor, ele pode ser dividido em inversores monofásicos e inversores trifásicos; divididos em inversores transistorizados, inversores tiristores e inversores tiristores de desligamento. De acordo com o princípio do circuito inversor, ele também pode ser dividido em inversor de oscilação autoexcitada, inversor de superposição de onda escalonada e inversor de modulação por largura de pulso. De acordo com a aplicação em sistema conectado à rede ou sistema fora da rede, ele pode ser dividido em inversor conectado à rede e inversor fora da rede. A fim de facilitar a escolha de inversores por usuários optoeletrônicos, aqui apenas os inversores são classificados de acordo com as diferentes ocasiões aplicáveis.
1. Inversor centralizado
A tecnologia de inversor centralizado consiste na conexão de várias cadeias fotovoltaicas paralelas à entrada CC do mesmo inversor centralizado. Geralmente, módulos de potência IGBT trifásicos são utilizados para alta potência e transistores de efeito de campo para baixa potência. O DSP converte o controlador para melhorar a qualidade da energia gerada, aproximando-a muito da corrente senoidal, normalmente utilizada em sistemas de grandes usinas fotovoltaicas (> 10 kW). A principal característica é a alta potência do sistema e o baixo custo, mas como a tensão e a corrente de saída das diferentes cadeias fotovoltaicas muitas vezes não são totalmente compatíveis (especialmente quando as cadeias fotovoltaicas estão parcialmente bloqueadas devido a nuvens, sombras, manchas, etc.), o inversor centralizado é adotado. Essa mudança de abordagem levará à redução da eficiência do processo de inversor e à diminuição do consumo de energia dos consumidores de eletricidade. Ao mesmo tempo, a confiabilidade da geração de energia de todo o sistema fotovoltaico é afetada pelo mau funcionamento do grupo de unidades fotovoltaicas. A direção de pesquisa mais recente é o uso do controle de modulação do vetor espacial e o desenvolvimento de novas conexões topológicas de inversores para obter alta eficiência sob condições de carga parcial.
2. Inversor de string
O inversor de string é baseado no conceito modular. Cada string fotovoltaica (1-5 kW) passa por um inversor, tem o pico de potência máximo rastreado no lado CC e é conectado em paralelo no lado CA. O inversor mais popular do mercado.
Muitas grandes usinas fotovoltaicas utilizam inversores de string. A vantagem é que ele não é afetado por diferenças de módulo e sombreamento entre as strings, reduzindo, ao mesmo tempo, a incompatibilidade entre o ponto de operação ideal dos módulos fotovoltaicos e do inversor, aumentando assim a geração de energia. Essas vantagens técnicas não apenas reduzem o custo do sistema, mas também aumentam sua confiabilidade. Ao mesmo tempo, o conceito "mestre-escravo" é introduzido entre as strings, permitindo que o sistema conecte vários grupos de strings fotovoltaicas e permita que uma ou mais delas operem sob a condição de que uma única string de energia não consiga fazer um único inversor funcionar, produzindo assim mais eletricidade.
O conceito mais recente é que vários inversores formam uma "equipe" entre si, em vez do conceito "mestre-escravo", o que eleva a confiabilidade do sistema a um novo patamar. Atualmente, os inversores de string sem transformador têm dominado.
3. Microinversor
Em um sistema fotovoltaico tradicional, a extremidade de entrada CC de cada inversor de string é conectada em série por cerca de 10 painéis fotovoltaicos. Quando 10 painéis são conectados em série, se um deles não funcionar bem, essa string será afetada. Se o mesmo MPPT for usado para várias entradas do inversor, todas as entradas também serão afetadas, reduzindo significativamente a eficiência da geração de energia. Em aplicações práticas, vários fatores de oclusão, como nuvens, árvores, chaminés, animais, poeira, gelo e neve, causarão os fatores acima, e a situação é muito comum. No sistema fotovoltaico do microinversor, cada painel é conectado a um microinversor. Quando um dos painéis não funciona bem, apenas este painel será afetado. Todos os outros painéis fotovoltaicos funcionarão de forma otimizada, tornando o sistema geral mais eficiente e gerando mais energia. Em aplicações práticas, se o inversor de string falhar, isso fará com que vários quilowatts de painéis solares deixem de funcionar, enquanto o impacto da falha do microinversor é bastante pequeno.
4. Otimizador de energia
A instalação de um otimizador de potência em um sistema de geração de energia solar pode melhorar significativamente a eficiência de conversão e simplificar as funções do inversor, reduzindo custos. Para implementar um sistema inteligente de geração de energia solar, o otimizador de potência do dispositivo pode realmente fazer com que cada célula solar atinja seu melhor desempenho e monitore o status do consumo da bateria a qualquer momento. O otimizador de potência é um dispositivo entre o sistema de geração de energia e o inversor, e sua principal tarefa é substituir a função original de rastreamento do ponto de potência ideal do inversor. O otimizador de potência realiza uma varredura extremamente rápida do rastreamento do ponto de potência ideal por analogia, simplificando o circuito, e uma única célula solar corresponde a um otimizador de potência, de modo que cada célula solar possa realmente atingir o rastreamento do ponto de potência ideal. Além disso, o status da bateria pode ser monitorado a qualquer hora e em qualquer lugar através da inserção de um chip de comunicação, e o problema pode ser relatado imediatamente para que o pessoal relevante possa repará-lo o mais rápido possível.
A função do inversor fotovoltaico
O inversor não possui apenas a função de conversão CC-CA, mas também a função de maximizar o desempenho da célula solar e a função de proteção contra falhas do sistema. Em resumo, existem funções de operação e desligamento automáticos, função de controle de rastreamento de potência máxima, função de operação anti-independência (para sistemas conectados à rede), função de ajuste automático de tensão (para sistemas conectados à rede), função de detecção de CC (para sistemas conectados à rede) e função de detecção de aterramento CC (para sistemas conectados à rede). Aqui está uma breve introdução às funções de operação e desligamento automáticos e à função de controle de rastreamento de potência máxima.
(1) Operação automática e função de parada
Após o nascer do sol, a intensidade da radiação solar aumenta gradualmente, e a saída da célula solar também aumenta. Quando a potência de saída exigida pelo inversor é atingida, o inversor começa a operar automaticamente. Após entrar em operação, o inversor monitorará a saída do módulo de célula solar o tempo todo. Enquanto a potência de saída do módulo de célula solar for maior que a potência de saída necessária para o inversor funcionar, o inversor continuará a operar; ele parará ao pôr do sol, mesmo em dias nublados e chuvosos. O inversor também pode operar. Quando a saída do módulo de célula solar diminui e a saída do inversor se aproxima de 0, o inversor entra em modo de espera.
(2) Função de controle de rastreamento de potência máxima
A saída de um módulo de célula solar varia com a intensidade da radiação solar e a temperatura do próprio módulo (temperatura do chip). Além disso, como o módulo de célula solar tem a característica de que a tensão diminui com o aumento da corrente, existe um ponto operacional ideal onde a potência máxima pode ser obtida. A intensidade da radiação solar está mudando e, obviamente, o ponto operacional ideal também está mudando. Em relação a essas mudanças, o ponto operacional do módulo de célula solar está sempre no ponto de potência máxima, e o sistema sempre obtém a potência máxima de saída do módulo de célula solar. Esse controle é o controle de rastreamento de potência máxima. A principal característica dos inversores para sistemas de energia solar é que eles incluem a função de rastreamento do ponto de potência máxima (MPPT).
Horário de publicação: 26 de outubro de 2022
