Secara ringkasnya, proses kerja penyongsang PV boleh dibahagikan kepada tiga peringkat teras:pengumpulan dan pengoptimuman kuasa, Penukaran AC-DC, dangrid-disambungkan/dimatikan-penyesuaian grid. Berikut ialah pecahan terperinci dari perspektif prinsip asas, modul teras dan teknologi utama:
I. Objektif Kerja Teras
Ciri-ciri keluaran modul PV sangat terdedah kepada pencahayaan dan suhu, membentangkan hubungan tak linear antara voltan keluaran dan arus. Selain itu, kuasa DC yang dijana secara langsung tidak boleh disambungkan terus ke grid utama atau memacu beban AC konvensional. Oleh itu, penyongsang perlu mencapai dua objektif teras:
Maksimumkan output kuasa: Jejak titik keluaran kuasa maksimum modul PV dalam masa nyata melalui teknologi MPPT untuk meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa sebanyak mungkin.
Bentuk gelombang dan penyegerakan: Tukar kuasa DC kepada kuasa AC sinusoidal yang memenuhi piawaian grid (dengan voltan, kekerapan dan fasa yang konsisten dengan grid kuasa) untuk memastikan grid-keselamatan bersambung atau operasi stabil bagi-beban grid.
II. Proses Kerja Asas Penyongsang Fotovoltaik
Mengambil yang paling biasagrid-penyongsang PV bersambungsebagai contoh, keseluruhan proses kerja boleh dibahagikan kepada empat langkah:
Langkah 1: Input dan Penapisan DC (Pemprosesan sisi-DC)
Output kuasa DC oleh modul PV bersiri/selari{0}}tidak stabil sepenuhnya, dengan riak voltan dan turun naik arus yang disebabkan oleh perubahan pencahayaan dan perbezaan ciri modul.
Inverter mula-mula menyambung kepada kuasa DC melalui afius DC(untuk perlindungan lebihan arus) dan aPenangkap lonjakan DC(untuk perlindungan lonjakan).
Kemudian, litar penapis terdiri daripadaKapasitor/aruh penapis DCdigunakan untuk melicinkan turun naik voltan DC, menyediakan input DC yang stabil untuk peringkat penukaran seterusnya.
Langkah 2: Penjejakan Titik Kuasa Maksimum (MPPT)
Ini adalah pautan utama untuk penyongsang untuk meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa. Prinsip teras adalah untuk mengesan voltan keluaran dan arus modul PV dalam masa nyata melaluialgoritma kawalan, kira kuasa keluaran semasa, dan laraskan voltan input DC penyongsang secara dinamik untuk memastikan modul PV beroperasi pada titik output kuasa maksimum pada setiap masa.
Algoritma MPPT biasa: Perturbation and Observation (P&O), Incremental Conductance (INC). Antaranya, kaedah konduktans tambahan mempunyai ketepatan yang lebih tinggi dan sesuai untuk senario dengan perubahan pencahayaan yang cepat.
Kaedah pelaksanaan: Laraskan voltan DC melalui aDC-Penukar DC(seperti litar -tingkat Boost). Apabila voltan keluaran modul PV rendah, litar Boost menaikkannya kepada voltan bas DC yang sesuai untuk penyongsangan (cth, bas DC 380V sepadan dengan keluaran AC 380V).
Langkah 3: DC-Penukaran AC (Peringkat Penyongsangan Teras)
Ini ialah fungsi teras penyongsang, yang pada asasnya menukar kuasa DC yang stabil kepada kuasa AC yang serupa dengan gelombang sinus melalui -frekuensi hidup{1}}mati tinggiperanti pensuisan elektronik kuasa. Mengikut struktur topologi yang berbeza, ia terbahagi kepadapenyongsang-fasa tunggal(untuk aplikasi kuasa-sivil rendah) danpenyongsang tiga-fasa(untuk aplikasi kuasa tinggi-perindustrian dan komersial), dengan prinsip teras yang konsisten:
Menukar peranti: Transistor Bipolar Gerbang Bertebat (IGBT) atau Logam-Oxide-Medan Semikonduktor-Transistor Kesan (MOSFET) diterima pakai, iaitu "suis elektronik" untuk penukaran kuasa dan boleh melengkapkan kawalan-mati dalam masa mikrosaat.
Topologi jambatan penyongsang: Yang paling biasa digunakan ialahpenuh-litar penyongsang jambatan(dengan 4 peranti bertukar untuk satu-fasa dan 6 untuk tiga-fasa). Mengambil satu-litar jambatan penuh-fasa tunggal sebagai contoh:
Output pengawalIsyarat Modulasi Lebar Nadi (PWM).untuk mengawal urutan hidup-mati dan kitaran tugas 4 IGBT.
Dengan melaraskan lebar nadi, output "kereta nadi gelombang persegi" oleh peranti pensuisan ditapis untuk membentuk kuasa AC hampir dengan gelombang sinus.
Penapisan AC: Kuasa AC selepas penyongsangan mengandungi-harmonik frekuensi tinggi, yang perlu ditapis keluar olehLitar penapis LCterdiri daripada induktor dan kapasitor penapis AC untuk mendapatkan kuasa AC sinusoidal tulen.
Langkah 4: Grid-disambungkan/Dimatikan-grid Penyesuaian dan Perlindungan (AC-Pemprosesan sisi)
1. Grid-penyongsang bersambung: Penyegerakan dan Sambungan Grid
Jika penyongsang digunakan untuk penjanaan kuasa-bersambung, adalah perlu untuk memastikan bahawa kuasa AC keluaran adalahdalam frekuensi, fasa dan voltan yang samasebagai grid utama:
Masa nyata-mengesan kekerapan voltan dan fasa grid kuasa melaluiTeknologi Fasa-Gelung Berkunci (PLL)., laraskan fasa dan kekerapan output kuasa AC oleh penyongsang, dan capai penyegerakan yang tepat dengan grid kuasa.
Sambung ke grid kuasa melalui aPenyentuh AC, dan memastikan grid-bersambung keselamatan melaluiperlindungan pulau, perlindungan overvoltage/undervoltage, perlindungan arus lebih, perlindungan frekuensi, dsb. (cth, apabila grid kuasa kehabisan kuasa, penyongsang mesti berhenti berfungsi serta-merta untuk mengelakkan "kesan pulau" daripada membahayakan kakitangan penyelenggaraan).
2. Penyongsang luar-grid: Bekalan Kuasa Terus
Jika penyongsang digunakan dalam sistem luar-grid (cth, bekalan kuasa fotovoltaik di kawasan terpencil), kuasa AC sinusoidal yang ditapis dibekalkan terus kepada beban (cth, perkakas rumah, peralatan industri). Sementara itu, ia boleh digabungkan dengan bateri simpanan tenaga untuk mencapai peraturan voltan yang stabil.
III. Jenis Utama Penyongsang Fotovoltaik dan Perbezaan Topologi
Jenis penyongsang yang berbeza mempunyai sedikit perbezaan dalam topologi peringkat penyongsangan dan sesuai untuk senario yang berbeza:
Penyongsang pusat(kuasa-tinggi, untuk kegunaan industri/komersial dan loji kuasa fotovoltaik):
Mengamalkanpengubah frekuensi kuasa/pengubah frekuensi-tinggitopologi. Sesetengah jenis tanpa pengubah (tidak{1}}terpencil) mencapai pengasingan melalui kapasitor, dengan kuasa mencecah beberapa megawatt. Mereka dicirikan oleh integrasi tinggi dan operasi dan penyelenggaraan yang mudah.
Penyongsang rentetan(kuasa sederhana dan kecil, untuk kegunaan isi rumah dan sistem fotovoltaik teragih):
Setiap rentetan PV dilengkapi dengan pengawal MPPT bebas dan peringkat penyongsangan menggunakan-topologi jambatan penuh. Ia boleh menjejaki titik kuasa maksimum setiap rentetan secara bebas, menyesuaikan diri dengan perbezaan pencahayaan antara rentetan yang berbeza (cth, teduhan).
Penyongsang mikro(kuasa-rendah, untuk sistem fotovoltaik isi rumah):
Dipasang terus pada bahagian belakang modul PV, dengan satu mikroinverter sepadan dengan satu modul, merealisasikan "penyongsangan tahap-modul". Ia mempunyai ketepatan MPPT tertinggi dan sesuai untuk persekitaran pencahayaan yang kompleks.
IV. Petunjuk Teknikal Utama dan Kesan Prestasi
Kecekapan penyongsangan: Penyongsang-berkualiti tinggi boleh mencapai kecekapan maksimum melebihi 98% (kecekapan Eropah), yang bergantung terutamanya pada kehilangan pengaliran peranti pensuisan dan ketepatan penjejakan MPPT.
Herotan Harmonik Jumlah (THD): Grid-penyongsang yang disambungkan memerlukan THD Kurang daripada atau sama dengan 5%. Semakin rendah THD, semakin tulen gelombang sinus keluaran dan semakin kecil gangguan kepada grid kuasa.
Kecekapan MPPT: Umumnya dikehendaki Lebih besar daripada atau sama dengan 99%, yang secara langsung memberi kesan kepada penjanaan kuasa keseluruhan sistem fotovoltaik.
Ringkasan
Intipati penyongsang PV adalah untukmerealisasikan penukaran bentuk kuasa melalui modulasi frekuensi tinggi-dengan peranti pensuisan elektronik kuasa sebagai teras, sambil mencapai pengoptimuman kuasa dan penyesuaian grid melalui algoritma kawalan. Teras prinsip kerjanya terletak pada:merealisasikan pengoptimuman kuasa melalui DC-penukar DC, mencapai DC-penukaran AC melalui PWM-jambatan penyongsang termodulat dan memastikan sambungan grid selamat melalui fasa-gelung terkunci dan litar perlindungan. Proses ini bukan sahaja menggunakan ciri pensuisan pantas teknologi elektronik kuasa tetapi juga menggabungkan peraturan tepat bagi teori kawalan, berfungsi sebagai pautan utama untuk penggunaan kuasa yang berkesan dalam sistem penjanaan kuasa fotovoltaik.
