逆變器的性能取決於精確地測量基礎電量
發布時間:2012-12-13 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】光(guang)伏(fu)逆(ni)變(bian)器(qi)必(bi)須(xu)在(zai)寬(kuan)功(gong)率(lv)範(fan)圍(wei)和(he)運(yun)行(xing)條(tiao)件(jian)下(xia)實(shi)現(xian)最(zui)高(gao)效(xiao)率(lv),並(bing)且(qie)必(bi)須(xu)同(tong)時(shi)符(fu)合(he)嚴(yan)格(ge)的(de)安(an)全(quan)要(yao)求(qiu)。逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)最(zui)終(zhong)取(qu)決(jue)於(yu)精(jing)確(que)地(di)測(ce)量(liang)基(ji)礎(chu)電(dian)量(liang)。光(guang)伏(fu)逆(ni)變(bian)器(qi)製(zhi)造(zao)商(shang)需(xu)要(yao)與(yu)傳感器製造商密切合作,確保支持光伏技術的最新趨勢。
各國政府和電力公司預計,光伏(PV)fadianjiangzaitamengongyingdenengyuanzongliangzhongzhandaohendabili。bataiyangnengdianchidezhiliudianzhuanhuaweiyudianwangtongbudejiaoliudian,zaishejishangyoukekedeyaoqiu,jianglaigengshiruci。
我們的世界要求用“綠色”的de可ke再zai生sheng能neng源yuan替ti代dai化hua石shi燃ran料liao以yi造zao福fu於yu環huan境jing。預yu測ce不bu久jiu的de將jiang來lai的de供gong電dian係xi統tong的de現xian實shi情qing景jing包bao括kuo多duo種zhong能neng源yuan,其qi中zhong太tai陽yang能neng有you多duo種zhong配pei置zhi規gui模mo,既ji有you占zhan地di數shu公gong頃qing的de大da型xing電dian站zhan,也ye有you單dan戶hu家jia庭ting使shi用yong的de裝zhuang置zhi。這zhe將jiang推tui動dong光guang伏fu(PV)太陽能逆變器市場強勁增長。即使在當前經濟低迷的情況下,預計光伏市場將在2013年達到340億美元。關於光伏市場的考慮因素中,較新的是預計各種規模的裝置都將接入電網;即使家用的單戶係統,如果發電量超出局部負載的需要,也能向電力公司輸送和出售電力。
光guang伏fu係xi統tong要yao實shi現xian其qi潛qian能neng,就jiu必bi須xu提ti高gao發fa電dian效xiao率lv以yi降jiang低di每mei千qian瓦wa成cheng本ben。眾zhong所suo周zhou知zhi,太tai陽yang能neng電dian池chi製zhi造zao商shang一yi直zhi努nu力li提ti升sheng把ba太tai陽yang輻fu射she轉zhuan換huan為wei電dian力li的de基ji礎chu效xiao率lv;光伏製造商也在設計下一代逆變器,通過增加診斷和其他功能提高功率和效率,增加智能化和功能。最新的動向是多串技術:把係列相連的太陽能電池組成的多個串連接到單個逆變器上,其中每塊電池都有自己的最大功率點跟蹤(MPPT)裝置,從而最大限度地產生能量。太陽能電池是不易使用的電源。電池是開路,輸出的額定電壓約0.6伏:通常每個太陽能電池板最多有72塊電池,形成44伏fu的de開kai路lu。短duan路lu電dian池chi可ke以yi輸shu出chu一yi定ding水shui平ping的de電dian流liu。在zai這zhe些xie極ji限xian之zhi間jian的de一yi個ge點dian上shang,電dian池chi將jiang在zai一yi定ding電dian壓ya和he電dian流liu下xia輸shu出chu最zui大da功gong率lv。這zhe個ge最zui大da功gong率lv點dian隨sui運yun行xing條tiao件jian(如投射的太陽輻射水平)變化,因此逆變器必須跟蹤這個點以保持最高效率。設計人員依靠瞬時采集數據的電壓和電流傳感器,通過軟件運算法則做到這一點。
逆變器的輸出電流一般在15到50Arm,通過傳感器測量到脈寬調製(PWM)正弦波控製器的反饋輸出,測量進入電網的電量。控製器主要基於微處理器或數字信號處理器,這些處理器備有+5伏電源,與電子控製係統的其他有功組件共用工作電壓基準。LEM的HMS電流傳感器使用+5伏電源運行。通過單獨的管腳提供內部基準電壓(2.5伏),使它們易於和DSP或微處理器一同使用。但是,它們也能承受這些DSP的外部基準(1.5到2.8伏之間),從中生成自己的基準。這使整個應用更加高效,有利於在計算誤差時消除基準漂移。
太tai陽yang能neng電dian池chi板ban采cai用yong的de逆ni變bian器qi通tong過guo變bian壓ya器qi或huo者zhe使shi用yong直zhi連lian式shi無wu變bian壓ya器qi設she計ji接jie入ru電dian網wang。根gen據ju布bu局ju情qing況kuang,前qian一yi種zhong方fang法fa可ke在zai電dian網wang接jie入ru點dian使shi用yong工gong頻pin變bian壓ya器qi,或huo者zhe使shi用yong高gao頻pin變bian壓ya器qi作zuo為wei逆ni變bian器qi電dian路lu內nei部bu的de隔ge離li點dian。基ji於yu低di頻pin變bian壓ya器qi的de電dian路lu提ti供gong內nei在zai的de保bao護hu,能neng夠gou防fang止zhi直zhi流liu電dian注zhu入ru交jiao流liu電dian網wang,但dan變bian壓ya器qi本ben身shen的de損sun耗hao會hui造zao成cheng效xiao率lv損sun失shi。由you於yuIGBT交換不夠精確等原因,逆變器的交流輸出可能有直流成分;nibianqikongzhihuiluzhongcaiyongdedianliuchuanganqidezhiliupianyibenshenxianshiweishuchudianludezhiliuchengfen,yincipianyiyingdangjinliangjianxiao。dianwangkejieshoudezhiliugongdianshoudaofeichangyangedexianzhi;設計人員麵臨的問題不僅是這些限製在各國存在差異,而且有的以額定電流百分比表示(如0.5%),有的以低至20mA(英國標準)的絕對限值表示。所有情況下,都需要測量很大的交流電流中的很小的直流電流,同時需要有最小的偏移和漂移。
另一個安全問題是對地漏電。無變壓器的配置下,任何情況下太陽能電池板漏電容或人體阻抗都有接地通路。需要采用剩餘電流裝置(RCD)探測不安全的入地電流,或者再次采用適當規格的電流傳感器,把RCD功能嵌入逆變器設計。通過這種方法,係統能在標準規定的公認的不同安全水平上(幾mA)(交流和直流)啟動運行,同時承受太陽能電池裝置與附近地麵間的電容產生的較強交流接地電流。
當今的太陽能逆變器布局需要基於電流傳感器的緊湊、低成本和可靠的接地電流檢測方案。LEM據此特別設計了CT係列傳感器。它們是額定範圍為100mA、200mA和400mA的不同電流裝置,在額定電流下提供5伏的線性輸出。在額定電流的80%和90%的條件下,響應時間不超過20毫秒和60毫秒。采用高技術設計(“磁通門”)是關鍵,要在低偏移或漂移的條件下準確測量很小的直流或交流電流更是如此;可測量直流和最高18千赫的交流電流。CT產品可以安裝在PCB上,尺寸小,重量輕,有供相線穿過的通孔。安裝在PCB上的CAS/CASR/CKSR電流傳感器采用相同的閉環磁通門技術;可對交流和直流電流進行隔離測量,它們涵蓋6到50Arms的額定範圍,最高測量值為額定值的三倍,同時頻率可達到300千赫(+/-3dB)。按照最新的逆變器設計趨勢的要求對它們進行了特別設計,改進了以下方麵的性能:共模幹擾,溫度漂移(偏移和增益;根據型號的不同,最大零點溫度漂移為7到30ppm/K),響應時間(低於0.3微秒)、絕緣水平、+5伏電源和緊湊尺寸。
weileyudianwangtongbu,xuyaotebiekongzhinibianqideshuchuduan。nibianqibixushuchuzhengxianjiaoliudian,yinciyaojinliangjianxiaoxiebo,tongshiduidianwangyicededianliubianhuazuochukuaisufanying。zhelicaiyongdechuanganqibixuyouhenkuaidefanyingshijianhedilingdianpiaoyi。jianxiaowendubianhuazaochengdelingdianpiaoyiyeyouzhuyujianshaoduifuzadebuchangyunsuanfazedexuyao。xiangfan,zaitongguochuanganqijiankongMPPT的逆變器的直流輸入端,電流的變相應少一些,從而可以采用低成本的開環傳感器。
沒有接入電網的逆變器,例如備用係統的充電電池,不受國家電網,但是必須符合許多相同的安全和效率要求。
光(guang)伏(fu)逆(ni)變(bian)器(qi)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)必(bi)須(xu)遵(zun)守(shou)的(de)規(gui)格(ge)很(hen)可(ke)能(neng)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)嚴(yan)苛(ke)。例(li)如(ru),和(he)限(xian)製(zhi)直(zhi)流(liu)電(dian)輸(shu)入(ru)電(dian)網(wang)一(yi)樣(yang),可(ke)能(neng)就(jiu)逆(ni)變(bian)器(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)的(de)諧(xie)波(bo)總(zong)量(liang)的(de)容(rong)許(xu)水(shui)平(ping)達(da)成(cheng)某(mou)種(zhong)共(gong)識(shi);目前存在根據布局情況設有多種本地限製。這要求在遠高於50或60赫茲的電網頻率下精確地測量電流。
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