Anleitung zu Wechselrichtern für netzunabhängige Systeme
So wählen Sie Wechselrichter für netzunabhängige Systeme aus
Bei netzunabhängigen Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen wirkt sich die Effizienz des Wechselrichters direkt auf die Effizienz des gesamten Systems aus. Daher hat die Steuerungstechnik des Wechselrichters in Solar-Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen eine wichtige Forschungsbedeutung. Bei der Auslegung von Wechselrichtern werden üblicherweise analoge Steuerungsverfahren eingesetzt. Bei analogen Steuerungssystemen gibt es jedoch viele Mängel, wie z. B. Alterungs- und Temperaturdrifteffekte von Komponenten, Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen und die Verwendung einer großen Anzahl von Komponenten. Das typische analoge PWM-Wechselrichter-Steuerungssystem verwendet ein natürliches Abtastverfahren, um die sinusförmige Modulationswelle mit der dreieckigen Trägerwelle zu vergleichen und so den Triggerimpuls zu steuern. Allerdings ist die Dreieckswellenerzeugungsschaltung anfällig für Störungen durch Temperatur, Geräteeigenschaften und andere Faktoren bei hoher Frequenz (20 kHz), was zu einem Gleichstromversatz in der Ausgangsspannung, einem erhöhten Oberwellengehalt, einer Totzeitänderung und anderen nachteiligen Auswirkungen führt. Die Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Digitalsignalprozessoren (DSP) hat die digitale Steuerung von Wechselrichtern in Solar-Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen ermöglicht. Da die meisten seiner Anweisungen in einem Befehlszyklus abgeschlossen werden können, können komplexere, erweiterte Steueralgorithmen realisiert, die dynamische und stabile Leistung der Ausgangswellenform weiter verbessert und das Design des gesamten Systems vereinfacht werden, sodass das System eine gute Konsistenz aufweist .
Ein Wechselrichter ist eine leistungselektronische Schaltung, die Gleichstrom von einer Solarzellenanordnung in Wechselstrom umwandeln kann, um Wechselstromlasten zu versorgen. Es ist eine Schlüsselkomponente des gesamten Solarstromerzeugungssystems. Der netzunabhängige Solarwechselrichter hat zwei Grundfunktionen: Einerseits liefert er Strom für die vollständige DC/AC-Umwandlung in Wechselstromlast und andererseits findet er den besten Arbeitspunkt, um die Effizienz der Solar-Photovoltaikanlage zu optimieren. Für bestimmte Sonneneinstrahlung, Temperatur und Solarzellentypen verfügen Solar-Photovoltaiksysteme über eine einzigartige optimale Spannung und Stromstärke, sodass das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem maximale Leistung abgeben kann. Daher werden die folgenden Grundanforderungen für Wechselrichter in netzunabhängigen Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen vorgeschlagen:
1) Der Wechselrichter sollte über eine angemessene Schaltungsstruktur, eine strenge Komponentenauswahl und verschiedene Schutzfunktionen verfügen, wie z. B. einen Verpolungsschutz für den Gleichstromeingang, einen Kurzschlussschutz für den Wechselstromausgang, Überhitzung, Überlastschutz usw.
2) Es verfügt über einen breiten Bereich zur Anpassung der DC-Eingangsspannung. Aufgrund der Schwankung der Klemmenspannung der Solarzellenanordnung mit der Last und der Intensität des Sonnenlichts hat die Batterie zwar einen Klemmeffekt auf die Spannung der Solarzelle, die Spannung der Batterie schwankt jedoch mit Änderungen der verbleibenden Kapazität und des Innenwiderstands Insbesondere wenn die Batterie altert, ist die Schwankungsbreite der Klemmenspannung groß, beispielsweise bei einer 12-V-Batterie. Die Klemmenspannung kann zwischen 10 V und 16 V variieren, was erfordert, dass der Wechselrichter den normalen Betrieb innerhalb eines breiten DC-Eingangsspannungsbereichs gewährleistet und stellen Sie sicher, dass die AC-Ausgangsspannung innerhalb des für die Last erforderlichen Spannungsbereichs stabil ist.
3) Der Wechselrichter sollte die Zwischenstufen der elektrischen Energieumwandlung minimieren, um Kosten zu sparen und die Effizienz zu verbessern.
4) Wechselrichter sollten einen hohen Wirkungsgrad haben. Aufgrund der derzeit hohen Preise für Solarzellen ist es zur Maximierung der Nutzung von Solarzellen und zur Verbesserung der Systemeffizienz erforderlich, die Effizienz von Wechselrichtern zu verbessern.
5) Wechselrichter sollten eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Derzeit werden netzunabhängige Photovoltaik-Solarstromerzeugungssysteme hauptsächlich in abgelegenen Gebieten eingesetzt, und viele netzunabhängige Photovoltaik-Solarstromerzeugungssysteme sind unbemannt und werden nicht gewartet. Dies erfordert eine hohe Zuverlässigkeit des Wechselrichters.
6) Die Ausgangsspannung des Wechselrichters hat die gleiche Frequenz und Amplitude wie die Haushaltsnetzspannung und ist für allgemeine elektrische Lasten geeignet.
7) Bei netzunabhängigen Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen mittlerer bis großer Kapazität sollte der Ausgang des Wechselrichters eine Sinuswelle mit geringer Verzerrung sein. Aufgrund der Verwendung einer Rechteckwellen-Stromversorgung in Systemen mittlerer bis großer Kapazität enthält der Ausgang mehr harmonische Komponenten und höhere Harmonische erzeugen zusätzliche Verluste. Viele netzunabhängige Photovoltaik-Solarstromerzeugungssysteme sind mit Kommunikations- oder Instrumentengeräten ausgestattet, die hohe Anforderungen an die Stromqualität stellen. Für Wechselrichter in netzunabhängigen Photovoltaik-Solarstromerzeugungssystemen gibt es zwei Anforderungen an eine qualitativ hochwertige Ausgangswellenform: Erstens eine hohe Genauigkeit im stationären Zustand, einschließlich kleiner THD-Werte und keine statischen Unterschiede in Phase und Amplitude zwischen der Grundkomponente und der Referenz Wellenform; Das zweite ist eine gute dynamische Leistung, was eine schnelle Anpassung an externe Störungen und kleine Änderungen in der Ausgangswellenform bedeutet.
