Gaur egun, Txinako energia fotovoltaikoen sorkuntza sistema batez ere korronte zuzeneko sistema bat da, eguzki-bateriak sortutako energia elektrikoa kargatzeko da, eta bateriak zuzenean kargari energia ematen dio. Adibidez, Txinako ipar-mendebaldeko etxebizitzen eguzki-argiztapen sistema eta saretik urrun dauden mikrouhin-estazioaren energia hornidura sistema guztiak korronte zuzeneko sistema dira. Sistema mota honek egitura sinplea eta kostu txikia du. Hala ere, karga-tentsio korronte zuzen desberdinak direla eta (adibidez, 12V, 24V, 48V, etab.), zaila da sistemaren estandarizazioa eta bateragarritasuna lortzea, batez ere energia zibilerako, korronte alternoko karga gehienak korronte zuzeneko energiarekin erabiltzen baitira. Zaila da energia fotovoltaikoaren hornidurak elektrizitatea hornitzea merkatuan salgai gisa sartzeko. Gainera, energia fotovoltaikoaren sorkuntzak sare elektrikoarekin konektatutako funtzionamendua lortuko du azkenean, eta horrek merkatu-eredu heldua hartu beharko du. Etorkizunean, korronte alternoko energia fotovoltaikoen sorkuntza sistemak energia fotovoltaikoaren sorkuntzaren nagusi bihurtuko dira.
Inbertsorearen energia-hornidurarako energia fotovoltaiko sortzeko sistemaren baldintzak
Korronte alternoko irteera erabiltzen duen energia fotovoltaiko sortzeko sistemak lau zati ditu: sare fotovoltaikoa, karga eta deskarga kontrolatzailea, bateria eta inbertsore (sarearekin konektatutako energia sortzeko sistemak, oro har, bateria aurreztu dezake), eta inbertsore hori da osagai nagusia. Energia fotovoltaikoak eskakizun handiagoak ditu inbertsoreentzat:
1. Eraginkortasun handia behar da. Gaur egun eguzki-zelulen prezioa handia denez, eguzki-zelulen erabilera maximizatzeko eta sistemaren eraginkortasuna hobetzeko, inbertsorearen eraginkortasuna hobetzen saiatu behar da.
2. Fidagarritasun handia behar da. Gaur egun, energia fotovoltaikoen sorkuntza sistemak batez ere urruneko eremuetan erabiltzen dira, eta zentral asko zaindu eta mantendu gabe daude. Horrek inbertsoreak zirkuitu-egitura arrazoizkoa izatea, osagaien hautaketa zorrotza eta hainbat babes-funtzio izatea eskatzen du, hala nola sarrerako DC polaritatearen konexioaren babesa, AC irteerako zirkuitulaburreko babesa, gehiegi berotzea, gainkarga-babesa, etab.
3. DC sarrerako tentsioak egokitzapen-tarte zabala izan behar du. Bateriaren terminal-tentsioa kargaren eta eguzki-argiaren intentsitatearen arabera aldatzen denez, bateriak eragin garrantzitsua badu ere bateriaren tentsioan, bateriaren tentsioa bateriaren gainerako edukieraren eta barne-erresistentziaren aldaketen arabera aldatzen da. Batez ere bateria zahartzen denean, bere terminal-tentsioa asko aldatzen da. Adibidez, 12 V-ko bateria baten terminal-tentsioa 10 V-tik 16 V-ra alda daiteke. Horrek inbertsoreak DC handiago batean funtzionatzea eskatzen du. Ziurtatu funtzionamendu normala sarrerako tentsio-tartean eta ziurtatu AC irteerako tentsioaren egonkortasuna.
4. Ertain eta handiko potentziako sistema fotovoltaikoetan, inbertsorearen potentzia-iturriaren irteera uhin sinusoidal bat izan behar da, distortsio gutxiagorekin. Izan ere, ertain eta handiko sistemetan, uhin karratuko potentzia erabiltzen bada, irteerak harmoniko osagai gehiago izango ditu, eta harmoniko handiagoek galera gehigarriak sortuko dituzte. Sistema fotovoltaiko asko komunikazio edo instrumentazio ekipamenduz kargatuta daude. Ekipamenduek eskakizun handiagoak dituzte sare elektrikoaren kalitateari dagokionez. Ertain eta handiko potentziako sistema fotovoltaikoak sare elektrikora konektatuta daudenean, sare publikoarekin potentzia kutsadura saihesteko, inbertsoreak korronte sinusoidal bat ere eman behar du.
Inbertsoreak korronte zuzena korronte alterno bihurtzen du. Korronte zuzeneko tentsioa baxua bada, korronte alternoko transformadore batek indartzen du korronte alternoko tentsio eta maiztasun estandar bat lortzeko. Ahalmen handiko inbertsoreetan, DC bus tentsio handia dela eta, AC irteerak, oro har, ez du transformadorerik behar tentsioa 220V-ra igotzeko. Ahalmen ertain eta txikiko inbertsoreetan, DC tentsioa nahiko baxua da, adibidez 12V. 24V-rako, indartze zirkuitu bat diseinatu behar da. Ahalmen ertain eta txikiko inbertsoreek, oro har, push-pull inbertsore zirkuituak, zubi osoko inbertsore zirkuituak eta maiztasun handiko indartze inbertsore zirkuituak dituzte. Push-pull zirkuituek indartze transformadorearen entxufe neutroa elikatze-iturri positiboarekin eta bi potentzia-hodirekin txandakatzen dute lan, AC potentzia irteera, potentzia-transistoreak lurrera konektatuta daudenez, gidatzeko eta kontrol zirkuituak sinpleak dira, eta transformadoreak ihes-induktantzia jakin bat duenez, zirkuitulaburreko korrontea mugatu dezake, horrela zirkuituaren fidagarritasuna hobetuz. Desabantaila da transformadorearen erabilera baxua dela eta karga induktiboak gidatzeko gaitasuna eskasa dela.
Zubi osoko inbertsore zirkuituak bultzada-tiratze zirkuituaren gabeziak gainditzen ditu. Potentzia transistoreak irteerako pultsuaren zabalera doitzen du, eta irteerako AC tentsioaren balio eraginkorra horren arabera aldatzen da. Zirkuituak begizta librea duenez, karga induktiboetarako ere, irteerako tentsioaren uhin-forma ez da distortsionatuko. Zirkuitu honen desabantaila da goiko eta beheko besoetako potentzia transistoreek ez dutela lurra partekatzen, beraz, zirkuitu dedikatu bat edo elikatze-iturri isolatu bat erabili behar da. Gainera, goiko eta beheko zubi besoen eroapen komuna saihesteko, itzaltzeko eta gero pizteko zirkuitu bat diseinatu behar da, hau da, denbora hila ezarri behar da, eta zirkuituaren egitura konplexuagoa da.
Push-pull zirkuituaren eta zubi osoko zirkuituaren irteerak igoera-transformadore bat gehitu behar du. Igoera-transformadoreak tamaina handikoak, eraginkortasun txikikoak eta garestiagoak direnez, potentzia-elektronika eta mikroelektronika teknologiaren garapenarekin, maiztasun handiko igoera-bihurketa teknologia erabiltzen da alderantzizko bihurketa lortzeko. Potentzia-dentsitate handiko inbertsoreak lor ditzake. Inbertsore-zirkuitu honen aurrealdeko igoera-zirkuituak push-pull egitura hartzen du, baina lan-maiztasuna 20KHz-tik gorakoa da. Igoera-transformadoreak maiztasun handiko nukleo magnetikoko materiala hartzen du, beraz, tamaina txikikoa eta pisu arina da. Maiztasun handiko inbertsioa egin ondoren, maiztasun handiko korronte alterno bihurtzen da maiztasun handiko transformadore baten bidez, eta ondoren, tentsio handiko korronte zuzena (orokorrean 300V-tik gorakoa) lortzen da maiztasun handiko zuzentzaile-iragazki zirkuitu baten bidez, eta gero potentzia-maiztasuneko inbertsore zirkuitu baten bidez alderantzikatzen da.
Zirkuitu-egitura honekin, inbertsorearen potentzia asko hobetzen da, inbertsorearen kargarik gabeko galerak ere murrizten dira, eta eraginkortasuna hobetzen da. Zirkuituaren desabantaila da zirkuitua konplexua dela eta fidagarritasuna goiko bi zirkuituen aldean txikiagoa dela.
Inbertsore zirkuituaren kontrol zirkuitua
Aipatutako inbertsoreen zirkuitu nagusi guztiak kontrol zirkuitu baten bidez gauzatu behar dira. Oro har, bi kontrol metodo daude: uhin karratua eta uhin positiboa eta ahula. Uhin karratuaren irteera duen inbertsorearen elikatze zirkuitua sinplea da, kostu txikikoa, baina eraginkortasun txikikoa eta osagai harmoniko handikoa. Uhin sinusoidalaren irteera da inbertsoreen garapen joera. Mikroelektronika teknologiaren garapenarekin, PWM funtzioak dituzten mikroprozesadoreak ere agertu dira. Hori dela eta, uhin sinusoidalaren irteerarako inbertsore teknologia heldu egin da.
1. Uhin karratuaren irteera duten inbertsoreek gaur egun pultsu-zabalera modulazioko zirkuitu integratuak erabiltzen dituzte gehienbat, hala nola SG 3 525, TL 494 eta abar. Praktikak frogatu du SG3525 zirkuitu integratuak eta potentzia FETak kommutazio-potentzia osagai gisa erabiltzeak errendimendu eta prezio nahiko altuko inbertsoreak lor ditzakeela. SG3525-ek potentzia FETak zuzenean gidatzeko gaitasuna duelako eta barne erreferentzia iturria eta anplifikadore operazionala eta tentsio baxuko babes funtzioa dituelako, bere zirkuitu periferikoa oso sinplea da.
2. Inbertsorearen kontrol zirkuitu integratua uhin sinusoidalaren irteerarekin, uhin sinusoidalaren irteerarekin inbertsorearen kontrol zirkuitua mikroprozesadore batek kontrola dezake, hala nola INTEL Corporation-ek ekoitzitako 80 C 196 MC eta Motorola Company-k ekoitzitakoa. MI-CRO CHIP Company-k ekoitzitako MP 16 eta PI C 16 C 73, etab. Txip bakarreko ordenagailu hauek PWM sorgailu ugari dituzte, eta goiko eta goiko zubi besoak konfigura ditzakete. Denbora hilean, erabili INTEL konpainiaren 80 C 196 MC uhin sinusoidalaren irteera zirkuitua gauzatzeko, 80 C 196 MC uhin sinusoidalaren seinalearen sorrera osatzeko, eta AC irteerako tentsioa detektatu tentsioaren egonkortzea lortzeko.
Inbertsorearen Zirkuitu Nagusiko Potentzia Gailuen Hautaketa
Energia-osagai nagusien aukeraketainbertsoreoso garrantzitsua da. Gaur egun, potentzia-osagai erabilienak Darlington potentzia-transistoreak (BJT), potentzia-eremu-efektuko transistoreak (MOS-F ET), ate isolatuko transistoreak (IGB). T) eta itzaltzeko tiristorea (GTO) dira, etab. Ahalmen txikiko tentsio baxuko sistemetan gehien erabiltzen diren gailuak MOS FET dira, MOS FETek tentsio-jausketa txikiagoa eta handiagoa duelako. IG BT-ren kommutazio-maiztasuna normalean tentsio handiko eta ahalmen handiko sistemetan erabiltzen da. Hau da, MOS FET-en erresistentzia tentsioaren igoerarekin handitzen delako, eta IG BT-k abantaila handiagoa duelako ahalmen ertaineko sistemetan, eta oso-ahalmen handiko (100 kVA-tik gorako) sistemetan, GTOak normalean potentzia-osagai gisa erabiltzen dira.
Argitaratze data: 2021eko urriaren 21a
