太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)為半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)新機(jī)會(huì) 2
在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,除了防止蓄電池過充和過放、防反充電等的控制器之外。逆變器也是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的另一個(gè)關(guān)鍵部件,光伏發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器對(duì)可靠性和逆變效率有很高的要求,其中,如何提高逆變器的DC/AC轉(zhuǎn)換效率是業(yè)內(nèi)面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。
光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器:半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇
逆變器電路的基本框圖如圖3所示,首先,由DC/DC轉(zhuǎn)換(圖中沒有顯示DC/DC轉(zhuǎn)換和調(diào)整部分)提升或降低輸入的電壓,調(diào)節(jié)其輸出以實(shí)現(xiàn)最大的效率。在經(jīng)過一些附加的電壓緩沖之后,左側(cè)電橋中的MOSFET通常由18~20KHz的開關(guān)頻率,把DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓。一般來(lái)說(shuō),單相H橋是DC/AC級(jí)的常見配置,但是,也可以采用三相和其它配置。最后,低通濾波器平滑由開關(guān)切換產(chǎn)生的交變電壓,從而產(chǎn)生用于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的正弦交流電輸出。
圖3 逆變器電路的基本方框圖
一般來(lái)說(shuō),輸入直流電壓要比交流輸出電壓的電平要高,但是,由太陽(yáng)能電池板提供的輸入源電壓通常沒有那么高,因此,系統(tǒng)可以在交流輸出一側(cè)采用變壓器提升電壓,或在DC/DC轉(zhuǎn)換級(jí)提升直流電壓。
在變壓器方案中,雖然它增加重量和逆變器的體積,并增加成本及造成轉(zhuǎn)換效率的降低,但是,通過隔離變壓器兩側(cè)的電路,它們提高了電路保護(hù)和人的安全性,防止直流電流到交流電一側(cè),而交流電的漏電流也不會(huì)造成光伏電池板與地之間的潛在問題。
在不采用變壓器的系統(tǒng)中,為了防止負(fù)載切換時(shí)或者當(dāng)外電路有嚴(yán)重?cái)_動(dòng)時(shí)燒毀MOSFET,在設(shè)計(jì)中要采用一種剩余電路保護(hù)器件(RCD)來(lái)監(jiān)測(cè)各相的電流,如果電流超過某個(gè)數(shù)值,該器件就會(huì)觸發(fā)保護(hù)繼電器斷路,從而保護(hù)轉(zhuǎn)換和充電電路部分,使之免受電網(wǎng)上電壓浪涌的破壞。
此外,如果電力線受到破壞或被迫關(guān)閉,逆變器就要停止向用電設(shè)備或電網(wǎng)供電。如果電力線電壓偏低或欠壓、或出現(xiàn)巨大的擾動(dòng)時(shí),要采用一種用于“非孤島”逆變器的傳感器來(lái)感測(cè)這種情況。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí),逆變器將自動(dòng)地關(guān)閉向電網(wǎng)供電,或把電力傳輸?shù)狡渌胤剑瑥亩乐顾蔀殡娏Πl(fā)電的“孤島”。
正如DC/AC轉(zhuǎn)換的效率取決于輸入電壓一樣,電池充電的效率也取決于輸入電壓。光伏板由于受到季節(jié)、云層覆蓋及日照時(shí)間的影響,電池的充電狀態(tài)也會(huì)不斷地變化。
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