Operasionele Beginsels van Gekoppelde Inverters

I. Operasieprinsipes van netgekoppelde omvormers

Netgekoppelde omvormers is toestelle wat direkte stroom (DC) omskep na wisselstroom (AC) en word wyd gebruik in sonlig fotovoltaiese (PV) kragopwekkingstelsels. Die operasieprinsipes behels verskeie aspekte:

Energieomskakelingsproses: Onder sonlig genereer PV-panelle DC-elektrisiteit. Vir klein en mediumgrootte netgekoppelde omvormers word dikwels 'n twee-stap struktuur gebruik, waar die DC-uitset van die PV-panelle eers deur 'n DC/DC-omvormer vir voorbereidende omskakeling verander word, en dan deur 'n DC/AC-omvormer om AC te produseer. Groot omvormers gebruik tipies 'n een-stap struktuur vir direkte omskakeling. Tydens bedryf kontroleer die omvormer die driefase omvormermodule deur DC-spanning, stroom, en net AC-spanning en stroom te meet. Die digitale beheersisteem genereer PWM (Pulse Width Modulation) aanstuursignale, waardoor die omvormer AC produseer wat in frekwensie en fase met die net gesinkroniseer is. Byvoorbeeld, wanneer die DC-elektrisiteit van die PV-panelle die netgekoppelde omvormer binnegaan, gaan dit eers deur 'n regtigerverwerker (indien die twee-stap struktuur 'n regtigerverwerkingsfunksie insluit), wat enige bestaande AC na DC omskep, en dan deur die omvormerseksie se elektroniese komponente om DC na AC om te skakel, wat uiteindelik aan huishoudelike of industriële belasting verskaf word of in die net gevoed word.

Kernkomponente en hul funksies:

• Rektifiseerder: In sommige strukture is dit verantwoordelik vir die omskakeling van wisselstroom na gelykstroom, wat verseker dat die inset tot die volgende inverteerdeel gelykstroom is.

• Inverteerder: Dit is die kernkomponent, wat elektroniese elemente (soos kragsemigedraaide toestelle) gebruik om gelykstroom om te skakel na wisselstroom.

• • Kontroller: Dit beheer die hele omskakelingsproses, insluitend die monitering van invoer- en uitvoerspannings en -strome, en pas die PWM-aandryfseine aan op grond van hierdie parameters om te verseker dat die uitvoer AC aan die vereiste standaarde voldoen.

  • Uitvoerkontakt: Dit gee die omskakelde AC aan die netwerk of belasting uit.

  II. Verhouding tussen netwerkgekoppelde omvormers en die netwerk

  Kragoordrag en interaksie:Die primêre funksie van 'n netwerkgekoppelde omvormer is om DC na AC om te skakel en met die netwerk te verbind, wat kragoordrag moontlik maak. Dit kan die elektrisiteit wat deur die PV-stelsel gegenereer word, in die netwerk voorsien, en die kragbehoeftes van ander gebruikers bevredig. In hierdie proses dien die netwerk as 'n groot energieopslag- en verspreidingsentrum, en die netwerkgekoppelde omvormer as die brug wat verdeelde PV-krag met hierdie sentrum verbind. Byvoorbeeld, in verdeelde PV-projekte, verkoop baie huishoudings met PV-stelsels oormaatlike krag aan die netwerk deur middel van netwerkgekoppelde omvormers, wat tweerigtingkragvloei bewerkstellig—sowel ontvang as voorsien van krag aan die netwerk.

  Vanuit die netperspektief word die bronne van netkrag meer divers as meer netgekoppelde omvangers geïntegreer. Dit plaas egter nuwe eise op netstabiliteit en kragkwaliteit.

  Beheer en aanpassing:Op die oomblik werk netgekoppelde omvangers hoofsaaklik in twee basiese beheermodusse: stroombeheer en spanningbeheer. In stroombeheermodus poog die omvanger om die uitsetstroom te beheer en moet dit aanpas aan veranderinge in netspanning en ander parameters. Byvoorbeeld, in swak nette (hoë impedansie, swak raamwerk, lae weerstand teen stroomspronge) moet die omvanger sterk aanpasbaar wees tot hoë-impedansie-nette om resoneerfenomene te vermy wat lei tot foutverergaring. Verskeie vervaardigers se omvangers gebruik verskillende algoritmes en beheermechanismes om aan pas te maak aan netveranderinge, soos intelligente aktiewe demping onderdrukkingsalgoritmes om resoneerprobleme in swak nette aan te spreek, en strategieë soos herhalende beheer, dinamiese PI parameters, spesifieke harmoniese onderdrukking, en doodtydskompensasie.

  In spanningbeheermodus rig die omvanger sy fokus op spanningbeheer, sodat die buitekenmerke van die netgekoppelde omvanger as 'n beheerde spanningbron gedra, wat steun kan bied vir spanning en frekwensie. Dit is veral geskik vir hoë penetrasiereenewerbare energieverbinding, wat beteken dat die omvanger, to 'n mate, die netspanning en -frekwensie kan reguleer om stabiliteit te handhaaf.

  III. Kan Aangeslote Inverteerders Sonder die Net Werk?

  Onder Normale Omstandighede is Operasie Nie Toegelaat Nie:Volgens relevante standaarde en veiligheidsvoorskrifte is aangeslote inverteerders tipies toegerus met anti-eilandagtige toestelle. Wanneer die netspanning nul is, sal die inverteerder ophou werk. Dit is omdat as die inverteerder tydens 'n kraguitval voortgaan om te werk, dit 'n veiligheidsbedreiging vir onderhoudspersoneel kan wees. Byvoorbeeld, as die PV-stelsel tydens 'n kraguitval deur die inverteerder voortgaan om krag aan die net te lewer, kan dit maklik elektriese skok en ander veiligheidsinsidente veroorsaak. Daarom stel nasionale standaarde voor dat PV-aangeslote inverteerders eilande-opsporing en -beheerfunksies moet hê, en hulle moet ophou met werking wanneer die net nie beskikbaar is nie.

  Operasie onder spesiale aanpassings:Teoreties, sonder die aanpassing van sagteware of hardeware, kan 'n off-grid inverter gebruik word om 'n "net" te "simuleer", wat die PV-inverter laat glo dat die net normaal is, en dit so toelaat om krag aan hierdie "net" te lewer. Hierdie metode dra egter risiko's en voldoen nie aan normale veiligheids- en reguleringsvereistes nie. Verder, as die grid-gekoppelde inverter aangepas word om off-grid operasie toe te staan, soos in sommige hibriede grid-gekoppelde en off-grid inverters, kan dit oorskakel na off-grid modus wanneer die net af is. Dit is egter nie langer 'n funksie van 'n suiwer grid-gekoppelde inverter nie, maar eerder 'n gevolg van spesiale ontwerp en aanpassing.

  IV. Essensiële voorwaardes vir grid-gekoppelde inverter-operasie

  Tegniese voorwaardes:

  • Frequentie-synchronisasie: Die netfrequentie is tipies 50Hz of 60Hz in die meeste areas. Die AC-frequentie wat deur die omvormer uitgegee word, moet met hierdie gesinkroniseer wees. Dit word gewoonlik deur tegnologieë soos fase-geslote lusse (PLLs) bereik om te verseker dat die omvormer se AC-frequentie ooreenstem met die netfrequentie, andersins kan dit nie normaal funksioneer nie.

  • Fase-synchronisasie: Naast frequentie-synchronisasie, moet die omvormer se AC-uitset ook in fase gesinkroniseer wees met die spannings van die net. Fase-synchronisasie word deur verwante beheer-tegnologieë bereik. Slegs met fase-synchronisasie kan die omvormer se uitsetenergie glad ingeïntegreer word in die net sonder om negatiewe effekte soos kragfluktuasies en verlaagde kragkwaliteit te veroorsaak.

  • Spanningsooreenstemming: Die omvormer se uitsetspanning moet ooreenstem met die netspanning by die aanlynspunt. Alhoewel omvormers gewoonlik ontwerp is om aan verskillende spanningvlakke aan te pas, moet dit binne veilige limiete funksioneer. As die spanning nie ooreenstem nie, kan dit normale kragoorsending verhinder en selfs die omvormer of nettoerusting skade.

  • Harmoniese Beperkings: Tydens die omskakeling van DC na AC kan die inverter harmoniese genereer wat die netwerk kan beïnvloed, soos spanningsvervorming veroorsaak en die normale werking van ander elektriese toerusting beïnvloed. Daarom moet inverters sekere harmoniese beperkingsstandaarde voldoen om kragkwaliteit te verseker. Byvoorbeeld, die uitsetstroom van die inverter mag nie 'n DC-komponent bevat nie, en hoë-orde harmoniese in die inverter se uitsetstroom moet geminimaliseer word om verontreiniging van die netwerk te voorkom.

  • Reaktiewe Kragbeheer: Die inverter moet in staat wees om reaktiewe kraguitset te beheer om netwerkspanningsstabiliteit te ondersteun. In netwerke met 'n hoë proporsie van hernubare energie is reaktiewe kragbeheer veral belangrik. Deur reaktiewe krag te beheer, kan die spanningsvlak van die netwerk gereguleer word, wat netwerkstabiliteit en kragkwaliteit verbeter.

  • Eiland Effek Beskerming: Wanneer die netwerk af is, moet die inverter vinnig van die netwerk ontkoppel om te voorkom dat dit krag aan die ontkoppelde netwerk verskaf, en sodoende onderhoudspersoneel beskerm. Dit is een van die essensiële veiligheidsfunksies van netwerkgekoppelde inverters.

  Veiligheidsvoorwaardes:

  • Elektriese veiligheid: Die inverter en sy installasie moet voldoen aan relevante elektriese veiligheidsstandaarde, insluitend isolering, oorbelastingbeskerming en kortsluitbeskerming. Byvoorbeeld, die inverter se elektriese isoleringsprestasie moet goed wees om lekkage te voorkom; in geval van oorbelasting of kortsluit, moet die inverter beskermende meganismes aktiveer om toerustingsskade en potensiële brande te verhoed.

  • Beskermingsgraad: Die inverter het 'n sekere beskermingsgraad nodig om omgewingsfaktore soos stof en vocht te weerstaan. Buite-inverters vereis tipies 'n hoër beskermingsgraad, soos IP65. Die beskermingsgraad verseker dat die inverter onder verskillende omgewingsvoorwaardes normaal kan funksioneer en verleng sy lewensduur.

  Regulasies en standaarde:

  • Nasionale en Bedryfsstandaarde: Netwerkgekoppelde omvormers moet voldoen aan nasionale en bedryfverwante standaarde, soos China se GB/T 37408 - 2019-standaard, wat tegniese vereistes vir PV-netwerkgekoppelde omvormers spesifiseer. Hierdie standaarde dek verskeie aspekte, insluitend prestasie, veiligheid en kragkwaliteit, en verseker dat omvormers aan regulasies voldoen wanneer hulle op die netwerk bedryf word.

  • Vergunninge en Goedkeuring: Die installasie en bedryf van netwerkgekoppelde omvormers kan vergunninge en goedkeuring van die kragafdeling benodig om te verseker dat hulle nie negatief op die netwerk impak het nie. Die kragafdeling sal die installasielokasie, kapasiteit en tegniese parameters van die omvormer oorveg, en slegs na goedkeuring kan die omvormer met die netwerk gekoppel word.

  Ekonomiese Faktore:

  • Rente op Invordering (ROI): Gebruikers of maatskappye wat oorweeg om nettoegevoegde omvangers te gebruik, sal die ROI evalueer, insluitend aanvanklike beleggingskoste, bedryfs- en instandhoudingskoste, en potensiële beleidsubsidies of inkomste van elektrisiteit-verkoop. As die ROI nie gunstig is nie, kan dit die entoesiasme vir nettoegevoegde omvangers beïnvloed. Byvoorbeeld, as die aanvanklike beleggingskoste hoog is en die verkopsprijs van elektrisiteit laag is sonder voldoende subsidiesbeleide, kan beleggers ontmoedig word.

  • Subsidiebeleide: Verskillende areas kan verskillende subsidiebeleide hê, wat die ekonomiese haalbaarheid van projekte met nettoegevoegde omvangers kan beïnvloed. Sommige areas bied subsidies aan om die ontwikkeling van hernubare energie aan te moedig, insluitend subsidies vir die aankoop van omvangers en voedingstariewe, wat help om die ekonomiese voordele van projekte met nettoegevoegde omvangers te verbeter.

  Sisteemverenigbaarheid:

  • Roosterkompatibiliteit: Die omvormer moet kompatibel wees met die bestaande roostersisteem, insluitend die rooster se struktuur, skaal en operasionele kenmerke. Verskillende roosterstrukture (bv. TT, IT, en TN kragstelsels) en skale (bv. lae-volt en hoë-volt roosters) het verskillende vereistes vir omvormers, en die omvormer moet in staat wees om aan hierdie verskille aan te pas om 'n stabiele roosterverbinding te verwezenlik.

  • Toerustingkompatibiliteit: Die omvormer moet goed ooreenstem met die verbonden kragopwekkingsapparatuur (bv. sonpaneel, windturbines) om doeltreffende kragomsetting te bereik. Byvoorbeeld, die uitsetkrag en -spanning van sonpaneel moet met die omvormer se insetvereistes ooreenstem om die doeltreffendheid en prestasie van die gehele opwekkingsstelsel te verseker.

  Omgewingsfaktore:

  • Aanpasbaarheid aan omgewing: Die inwerter moet in staat wees om aan die omgewingsvoorwaardes van die installasieplek aan te pas, soos temperatuur en vochtigheid, om langtermyn stabiele bedryf te verseker. Byvoorbeeld, in hoëtemperatuuromgewings moet die inwerter se hitteafvoerprestasie goed wees om skade as gevolg van oorkoeling te vermy; in hoëvochtigheidsomgewings moet die inwerter bestand teen vochting wees om interne sirkuitskurwe te vermy.

  • Omgewingsimpak: Die ontwerp en bedryf van die inwerter moet sy impak op die omgewing in ag neem, soos geraas en elektromagnetiese interferensie. Daar moet pogings aangewend word om die geraas wat tydens inwerterbedryf gegenereer word, te minimeer om geraasvervuiling te vermy, en elektromagnetiese interferensie moet beheer word om interferensie met ander elektroniese toestelle te verhoed.

  Bedryf en onderhoud:

  • Gebruikerskoppelvlak: Die omvormer moet 'n intuïtiewe gebruikerskoppelvlak verskaf vir die monitering van stelselstatus en die uitvoering van nodige instellings. Byvoorbeeld, kan gebruikers deur die koppelvlak die operasieparameters van die omvormer (bv., invoer/uitvoerspanning, stroom, krag) en foutwaarskuwinginligting sien, en basiese instellings doen (bv., kraglimiete, operasie-modusseleksie).

  • Onderhoudsvereistes: Die onderhoud van die omvormer moet gemaklik wees, onderhoudskoste en onderhoudsiklusse in ag neem. 'n Omvormer wat maklik te onderhou is, kan onderhoudskoste en moeilikheid verminder, terwyl 'n redelike onderhoudsiklus langtermynstabiliteit verseker. Byvoorbeeld, die interne struktuur van die omvormer moet ontwerp word om inspeksie deur onderhoudspersoneel te vergemaklik, en die leeftyd en vervangkoste van sy komponente moet redelik wees.

  V. Die Rol van die Netwerk in die Operasie van 'n Aangeslote Omvormer

  Referensie vir Operasie:Die spannings, frekwensie en ander parameters van die rooster verskaf 'n referensiestandaard vir die operasie van rooster-gekoppelde omvormers. Die omvormer moet sy uitset aanpas op grondslag van die rooster se spanning en frekwensie om hierdie parameters te pas. Byvoorbeeld, gebruik die omvormer tegnieke soos PLL om die frekwensie en fase van sy uitset AC met die rooster te sinkroniseer en die spanning te pas, wat gladde integrasie van krag in die rooster verseker. Sonder die rooster wat hierdie verwysings verskaf, sou die omvormer nie akkuraat sy uitset kan aanpas nie, en normale roosterkoppeling sou nie moontlik wees nie.

  Kragverspreiding en -verdeling Moontlik Maak:Die rooster verskaf 'n platform vir die oordrag en verdeling van krag van rooster-gekoppelde omvormers. Nadat die omvormer die wisselstroomkrag wat deur die PV-stelsel gegenereer is, in die rooster gevoer het, kan die rooster hierdie krag na waar dit benodig word, oordra, en wydverspreide verdeling bewerkstellig. Dit stel PV-krag in staat om in die breër kragstelsel te integreer en elektrisiteit aan meer gebruikers te verskaf. Die skaal en struktuur van die rooster beïnvloed ook die koppelmetodes en bedryfsvereistes van die omvormer. Byvoorbeeld, in verskillende spanningvlak-roosters (bv. lae-spanning en hoë-spanning roosters), moet die omvormer die ooreenkomstige toegangsstandaarde en tegniese vereistes voldoen om veilige en doeltreffende kragoordrag te verseker.

  Verstigting van stabiele operasie:In die rooster is 'n groot aantal kragopwekking- en verbruikstoestelle met mekaar verbonden, wat 'n groot kragstelsel vorm. Hierdie stelsel het 'n bepaalde mate van stabiliteit en inertie, wat help om die operasie van rooster-gekoppelde omvangers te stabiliseer. Byvoorbeeld, wanneer die uitvoerkrag van 'n PV-stelsel fluktureer, kan die rooster hierdie fluktuasies deur sy eie reguleringsmekanisme (bv. die aanpassing van die kraguitset van ander opwekkingstoestelle) in balans bring, waardoor die impak op die omvanger verminder word. Daarbenewens verskaf die rooster kortsluitbeskerming en ander veiligheidskenmerke. As 'n kortsluitfout by die uitset van die omvanger voorkom, sal die rooster se beskermtoestelle optree om die fout te verhoed dat dit verder eskaleer, en sodoende die omvanger en ander toerusting beskerm.