Ο ρόλος των μετατροπέων σε φωτοβολταϊκά συστήματα

Στο κύμα του παγκόσμιου μετασχηματισμού ενέργειας, η παραγωγή ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας έχει γίνει μια σημαντική δύναμη με τα καθαρά και ανανεώσιμα χαρακτηριστικά του . σε φωτοβολταϊκά συστήματα, αν και ο μετατροπέας φαίνεται επίσης δυσκολία, παίζει ζωτικό ρόλο και δεν μπορεί να ονομαστεί και η ασφάλεια δεν είναι μόνο η ρύθμιση της ασφάλεια που επηρεάζει βαθιά την αποτελεσματικότητα, τη σταθερότητα και την οικονομία των φωτοβολταϊκών συστημάτων .

Τα ηλιακά πάνελ μετατρέπουν την ενέργεια φωτός σε άμεσο ρεύμα (DC) μέσω του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος, αλλά αν είναι συνδεδεμένο με το ηλεκτρικό δίκτυο ή τις καθημερινές συσκευές οδήγησης, πρέπει να χρησιμοποιεί εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) .

Η πιο βασική και βασική λειτουργία του μετατροπέα είναι η μετατροπή του DC που παράγεται από τον ηλιακό πίνακα σε AC που πληροί τις απαιτήσεις .

Πάρτε το σύστημα PV ως παράδειγμα . Οι ηλιακοί πάνελ στην οροφή συνεχώς εξάγουν DC κατά τη διάρκεια της ημέρας . ένας μετατροπέας συμβολοσειράς με ονομαστική ισχύ 5kW χρησιμοποιεί εσωτερικές ηλεκτρικές συσκευές (όπως μονωμένη πύλη διπολικών τρανζίστορ IgBt) για να μετατρέψει το DC σε jinusoal AC με συχνότητα 50Hz και A Voltage of 220V (ή 380 Μέσω της εναλλαγής υψηλής συχνότητας . Αυτή η ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας από ψυγεία, κλιματιστικά, τηλεοράσεις και άλλες συσκευές στο σπίτι και η υπερβολική ισχύς μπορεί να συνδεθεί με το ηλεκτρικό δίκτυο για να επιτευχθεί "αυτο-γενιά για αυτο-χρήση και πλεονάζουσα ισχύς για το δίκτυο".}}}.

Σε μεγάλης κλίμακας σταθμούς φωτοβολταϊκών φωτοβολταϊκών σταθμών, η κλίμακα μετατροπής ισχύος των κεντρικών μετατροπέων είναι ακόμα πιο εκπληκτική . για παράδειγμα, σε μια βάση pv σε χιλιάδες {4MW, που μπορεί να μετατρέψει εκατομμύρια watts της ισχύος DC σε AC Power κάθε ώρα, Οι μετατροπείς χρησιμοποιούν σύνθετες τοπολογικές δομές και αλγόριθμους ελέγχου για να εξασφαλίσουν ότι η ισχύς AC εξόδου έχει εξαιρετικά χαμηλό ρυθμό αρμονικής παραμόρφωσης (συνήθως λιγότερο από 5%), ικανοποιώντας τις αυστηρές απαιτήσεις ποιότητας ισχύος του ηλεκτρικού δικτύου και αποφεύγοντας τη ρύπανση στο δίκτυο.

Η ένταση του φωτός, η θερμοκρασία, η κάλυψη της σκόνης και άλλοι παράγοντες θα προκαλέσουν την αλλαγή της εξόδου των ηλιακών συλλεκτών και της συνάρτησης μέγιστης παρακολούθησης ισχύος (MPPT) του μετατροπέα μπορεί να ρυθμίσει το σημείο λειτουργίας του ηλιακού πίνακα σε πραγματικό χρόνο έτσι ώστε να εξάγει πάντα τη μέγιστη ισχύ.}}

Ας υποθέσουμε ότι η μέγιστη ισχύς ενός ηλιακού πλαισίου κάτω από τυπικές συνθήκες δοκιμής (STC, ακτινοβολία 1000W/m², θερμοκρασία 25 βαθμών) είναι 500W, αλλά στην πραγματική λειτουργία, το αδύναμο φως νωρίς το πρωί, η υψηλή θερμοκρασία το μεσημέρι και το κάλυμμα σύννεφων το απόγευμα θα προκαλέσει την ισχύ εξόδου του ηλιακού πλαισίου για να κυμαίνεται.

Αυτή τη στιγμή, ο μετατροπέας εξοπλισμένος με προχωρημένους αλγόριθμους MPPT (όπως η μέθοδος παρατήρησης διαταραχής και η μέθοδος αύξησης της αγωγιμότητας) θα αλλάζουν συνεχώς την τάση εργασίας και το ρεύμα του ηλιακού πίνακα και θα κλειδώσουν με ακρίβεια το μέγιστο σημείο ισχύος μέσω ενός γρήγορου κύκλου "adjustment".}

Σύμφωνα με τα στατιστικά στοιχεία, οι μετατροπείς με αποτελεσματική λειτουργία MPPT μπορούν να αυξήσουν τη συνολική απόδοση παραγωγής ενέργειας των φωτοβολταϊκών συστημάτων κατά 5% - 15% .

Σε κατανεμημένα φωτοβολταϊκά σενάρια, τα πλεονεκτήματα της συνάρτησης MPPT είναι πιο προφανή . Για παράδειγμα, σε ένα σύστημα φωτοβολταϊκών οροφών ενός κτιρίου κατοικιών, τα χαρακτηριστικά εξόδου των πάνελ σε διαφορετικές χορδές ποικίλλουν πολύ επειδή ορισμένα πάνελ μπλοκαρίζονται από τα φύλλα και καλύπτονται από τα κτίρια Shadows {}}} Strverters ή Micro inverters είναι εξοπλισμένα με ανεξάρτητες mptules για κάθε Strings}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} Ο πίνακας, ο οποίος μπορεί να βελτιστοποιήσει χωριστά την αποτελεσματικότητα της παραγωγής ενέργειας κάθε τμήματος, να αποφύγει το "σύντομο αποτέλεσμα" και να μεγιστοποιήσει την παραγωγή ενέργειας ολόκληρου του συστήματος .

Το φωτοβολταϊκό σύστημα εκτίθεται στο ύπαιθρο για μεγάλο χρονικό διάστημα και αντιμετωπίζει διάφορους κινδύνους, όπως ανωμαλίες δικτύου, αποτυχίες εξοπλισμού και φυσικό περιβάλλον . Η συνάρτηση προστασίας του μετατροπέα είναι σαν ένας "φρουρός ασφαλείας" για να εξασφαλιστεί η σταθερή λειτουργία του συστήματος .}}}}}}.

Όταν το ηλεκτρικό δίκτυο είναι εκτός ισχύος λόγω σφάλματος, εάν το φωτοβολταϊκό σύστημα συνεχίσει να τροφοδοτεί την ισχύ στο τοπικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, θα δημιουργηθεί ένα "νησί", το οποίο δεν θα προκαλέσει μόνο τους κινδύνους ηλεκτρικής ενέργειας στο προσωπικό συντήρησης, αλλά και να βλάψει τον εξοπλισμό . Η συσκευή προστασίας του νησιού μπορεί να καταστρέψει γρήγορα τις μη φυσιολογικές αλλαγές στη συχνότητα, την τάση και άλλες παραμέτρους σε το νησί, το νησί που είναι ενσωματωμένη στο νησί, το νησί που είναι ενσωματωμένη στο νησί, μπορεί να αποτρέψει γρήγορα τις μη φυσιολογικές αλλαγές στη συχνότητα, την τάση και άλλες παραμέτρους. Εφέ .

Για παράδειγμα, όταν ένας τυφώνας προκάλεσε την παραλυμένη με μια συγκεκριμένη περιοχή, ο τοπικός μετατροπέας φωτοβολταϊκών συστήματος που συνδέεται με το ηλεκτρικό δίκτυο ενεργοποίησε αμέσως την προστασία του νησιού, εξασφαλίζοντας αποτελεσματικά την ασφάλεια του προσωπικού επισκευής και την ακεραιότητα του εξοπλισμού.

Όταν η τάση εξόδου του ηλιακού πλαισίου είναι πολύ υψηλή (όπως η αύξηση της τάσης λόγω της ξαφνικής πτώσης της θερμοκρασίας), ένα σφάλμα βραχυκυκλώματος εμφανίζεται στο κύκλωμα ή το ρεύμα φορτίου είναι πολύ μεγάλο, ο μετατροπέας θα ενεργοποιήσει αυτόματα τον μηχανισμό προστασίας για να κόψει το κύκλωμα ή να περιορίσει το ρεύμα για την πρόληψη της βλάβης του εξοπλισμού και των πυροσβεστικών ατυχημάτων {{{} στο ίδιο χρονικό Λειτουργία . Όταν η θερμοκρασία της εσωτερικής συσκευής ισχύος είναι πολύ υψηλή, ψύχεται ξεκινώντας τον ανεμιστήρα ψύξης, μειώνοντας την ισχύ εξόδου κ.λπ.

Με τη συνεχή αύξηση της εγκατεστημένης χωρητικότητας PV, ο ρόλος των μετατροπέων στην αλληλεπίδραση του δικτύου καθίσταται όλο και πιο σημαντική . Δεν χρειάζεται μόνο να ενσωματώσει ομαλά την ηλεκτρική ενέργεια στο δίκτυο, αλλά και να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις του δικτύου για την ποιότητα ισχύος, τη σταθερότητα και τις δυνατότητες ρύθμισης .}}

Ο μετατροπέας ελέγχει την κυματομορφή και τη φάση του ρεύματος εξόδου, έτσι ώστε η ισχύς AC εξόδου να είναι στην ίδια συχνότητα και φάση με την τάση του πλέγματος και να ελέγχει το αρμονικό περιεχόμενο σε ένα εξαιρετικά χαμηλό επίπεδο . για παράδειγμα, οι σύγχρονοι έξυπνοι μετατροπείς μπορούν να ελέγξουν το τρέχον ρυθμό αρμονικής παραμόρφωσης (THD) εντός 3%, κοντά στο ιδανικό κύμα, μείωση της παρεμβολής σε ένα πλέγμα και εξασφαλίζει τη σταθερή λειτουργία του πλέγματος { Ο μετατροπέας μπορεί επίσης να ρυθμίσει τον συντελεστή ισχύος σύμφωνα με τη ζήτηση του δικτύου για να γίνει κοντά στο 1, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση μετάδοσης του πλέγματος .

Με την παγκοσμιοποίηση της πράσινης ηλεκτρικής ενέργειας, τα φωτοβολταϊκά συστήματα έχουν μετατραπεί σταδιακά από απλές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε έξυπνους κόμβους με δυνατότητες υποστήριξης πλέγματος . νέες λειτουργίες υποστήριξης μετατροπέων, όπως η ρύθμιση της ενεργού ισχύος και η αντιστάθμιση αντίδρασης . όταν το φορτίο του πλέγματος είναι η κορυφή, ο αντιστροφέας μπορεί να μειώσει ενεργά την ισχύ εξόδου για να αποφευχθεί η επίπτωση στο πλέγμα. Όταν η τάση του πλέγματος είναι χαμηλή, ο μετατροπέας μπορεί να εξάγει αντιδραστική ισχύ για να αυξήσει το επίπεδο τάσης του πλέγματος . στη Γερμανία, οι μετατροπείς ορισμένων φωτοβολταϊκών σταθμών έχουν συνειδητοποιήσει τη λειτουργία του "εικονικού εργοστασίου" μέσω της επικοινωνίας σε πραγματικό χρόνο με το κέντρο αποστολής ηλεκτρικής ενέργειας, συμμετέχονταν αποτελεσματικά στη ρύθμιση της αιχμής του ηλεκτρικού ρεύματος και βελτιώθηκαν η ισχύς της ισχύος της ισχύος της ισχύος της ισχύος της ισχύος της ισχύος της ισχύος της ισχύος του "εικονικού σταθμού παραγωγής ενέργειας".

Οι σύγχρονοι μετατροπείς ενσωματώνουν γενικά τις λειτουργίες συλλογής δεδομένων, επικοινωνίας και ευφυούς ανάλυσης, καθιστώντας τον "έξυπνο οικονόμο" του φωτοβολταϊκού συστήματος . μέσω των ενσωματωμένων αισθητήρων, του μετατροπέα παρακολουθεί την τάση εισόδου DC, το ρεύμα, το ρεύμα, τη συχνότητα, τη θερμοκρασία του εξοπλισμού και τις άλλες παραμέτρους σε πραγματικό χρόνο και ανεβαίνουν τα δεδομένα. επικοινωνία .

Το προσωπικό λειτουργίας και συντήρησης μπορεί να προβάλει εξ αποστάσεως την κατάσταση λειτουργίας, τα δεδομένα παραγωγής ενέργειας και τις πληροφορίες συναγερμού σφάλματος του συστήματος φωτοβολταϊκών μέσω της εφαρμογής κινητού τηλεφώνου ή του υπολογιστή . Για παράδειγμα, όταν η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ενός συγκεκριμένου πίνακα μειώνεται λόγω της συσσώρευσης σκόνης, ο μετατροπέας θα εκδώσει συναγερμό και θα εντοπίσει τον πίνακα προβλημάτων μέσω της ανάλυσης δεδομένων. Μερικοί προχωρημένοι μετατροπείς έχουν επίσης λειτουργίες πρόβλεψης συντήρησης . μέσω της ανάλυσης μηχανικής μάθησης των ιστορικών δεδομένων, ο κίνδυνος αποτυχίας του εξοπλισμού μπορεί να προβλεφθεί εκ των προτέρων, μετατρέποντας την παθητική συντήρηση σε ενεργό συντήρηση .

Συνοπτικά, ο μετατροπέας ενσωματώνει πολλαπλές λειτουργίες όπως η μετατροπή ισχύος, η βελτιστοποίηση ισχύος, η προστασία της ασφάλειας, η αλληλεπίδραση του δικτύου και η ευφυής διαχείριση στο σύστημα φωτοβολταϊκών . Η απόδοσή του καθορίζει άμεσα την αποτελεσματικότητα της παραγωγής ενέργειας, τη σταθερότητα και τα οικονομικά οφέλη του φωτοβολταϊκού συστήματος . με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας, και των νέων τεχνολογιών, Θα βελτιώσει περαιτέρω την απόδοση των μετατροπέων, θα προωθήσει τη φωτοβολταϊκή βιομηχανία για να αναπτυχθεί σε μια πιο αποτελεσματική και έξυπνη κατεύθυνση και να συμβάλει περισσότερο στον παγκόσμιο μετασχηματισμό ενέργειας .