Gli inverter fotovoltaici collegati alla rete sono componenti chiave essenziali nei sistemi di generazione di energia fotovoltaica, utilizzati principalmente come fonti di energia inverter dedicate nel campo della generazione di energia solare fotovoltaica. Gli inverter collegati alla rete convertono l'energia CA generata dai pannelli solari in energia CA che può essere collegata direttamente alla rete elettrica attraverso la tecnologia di conversione elettronica di potenza. Impariamo a conoscere il principio di funzionamento degli inverter fotovoltaici collegati alla rete e il loro ruolo nei sistemi di generazione di energia fotovoltaica.
1 Principio di funzionamento dell'inverter connesso alla rete fotovoltaica
Quando la rete elettrica pubblica viene interrotta, il lato rete equivale a uno stato di cortocircuito e l'inverter collegato alla rete si proteggerà automaticamente a causa del sovraccarico. Quando il microprocessore rileva un sovraccarico, oltre a bloccare il segnale SPWM, disconnetterà anche l'interruttore collegato alla rete. A questo punto, se il gruppo di celle solari produce energia, l'inverter funzionerà in uno stato operativo separato. Quando funziona da solo, il controllo è relativamente semplice, ovvero lo stato di feedback negativo della tensione CA. Il microprocessore rileva la tensione di uscita dell'inverter e la confronta con la tensione di riferimento (solitamente 220 V), quindi controlla il ciclo di lavoro di uscita PWM per ottenere il funzionamento dell'inverter e della regolazione della tensione.
Naturalmente il presupposto per il funzionamento autonomo è che il campo di celle solari possa fornire in quel momento energia sufficiente. Se il carico è troppo grande o le condizioni di luce solare sono scarse, l'inverter non può produrre energia sufficiente e la tensione terminale del gruppo di celle solari diminuirà, determinando una diminuzione della tensione CA in uscita e l'ingresso in uno stato di protezione di bassa tensione. Quando la rete elettrica riprenderà l'erogazione, passerà automaticamente allo stato di feedback.
2 Il ruolo degli inverter connessi alla rete fotovoltaica
Gli inverter non hanno solo la funzione di conversione da corrente continua a alternata, ma hanno anche la funzione di massimizzare le prestazioni delle celle solari e di protezione dai guasti del sistema. In sintesi, sono disponibili funzioni di funzionamento e spegnimento automatico, funzione di controllo del tracciamento della potenza massima, funzione di funzionamento anti-isolamento (per sistemi collegati alla rete), funzione di regolazione automatica della tensione (per sistemi collegati alla rete), funzione di rilevamento CC (per sistemi collegati alla rete) e Funzione di rilevamento della messa a terra CC (per sistemi collegati alla rete).
1. Funzione di funzionamento e spegnimento automatico
Dopo l'alba del mattino, l'intensità della radiazione solare aumenta gradualmente e di conseguenza aumenta anche la potenza della cella solare. Quando viene raggiunta la potenza di uscita richiesta per il funzionamento dell'inverter, l'inverter inizia automaticamente a funzionare. Dopo la messa in funzione, l'inverter monitora costantemente la potenza dei moduli di celle solari. Finché la potenza in uscita dei moduli delle celle solari è maggiore della potenza in uscita richiesta per il funzionamento dell'inverter, l'inverter continuerà a funzionare; Fino al tramonto l'inverter può comunque funzionare anche nelle giornate piovose. Quando la potenza del modulo cella solare diminuisce e la potenza dell'inverter si avvicina allo zero, l'inverter entra in uno stato di standby.
2. Funzione di controllo del monitoraggio della potenza massima
La potenza dei moduli a celle solari varia in base all'intensità della radiazione solare e alla temperatura del modulo a celle solari stesso (temperatura del chip). Inoltre, a causa della caratteristica di diminuzione della tensione all'aumentare della corrente nei moduli di celle solari, esiste un punto operativo ottimale che può raggiungere la massima potenza. L'intensità della radiazione solare cambia continuamente e ovviamente cambia anche il punto di funzionamento ottimale. Rispetto a questi cambiamenti, mantenendo il punto operativo del modulo a cella solare al punto di massima potenza, il sistema ottiene sempre la massima potenza in uscita dal modulo a cella solare e questo controllo è chiamato controllo di inseguimento della potenza massima. La caratteristica più importante degli inverter utilizzati nei sistemi di generazione di energia solare è l'inclusione della funzione di inseguimento del punto di massima potenza (MPPT).
3. Funzione di rilevamento della rete e connessione alla rete
Prima della generazione di energia connessa alla rete, l'inverter connesso alla rete deve prendere energia dalla rete, rilevare la tensione, la frequenza, la sequenza di fase e altri parametri della trasmissione di energia della rete, quindi regolare i parametri della propria generazione di energia per essere coerenti con parametri elettrici della rete. Successivamente, la generazione di energia connessa alla rete può essere completata.
4. Funzione ride through a tensione zero (bassa).
Quando incidenti o disturbi al sistema elettrico causano una temporanea caduta di tensione nel punto di connessione alla rete di una centrale fotovoltaica, la centrale fotovoltaica può garantire il funzionamento continuo senza disconnessione entro un determinato intervallo e intervallo di tempo di caduta di tensione.
5. Rilevazione e controllo dell'effetto islanding
Durante la normale produzione di energia, il sistema di generazione di energia connesso alla rete fotovoltaica è connesso alla rete elettrica e fornisce potenza attiva alla rete. Tuttavia, quando la rete perde potenza, il sistema di generazione di energia connesso alla rete fotovoltaica può continuare a funzionare e operare indipendentemente dai carichi locali, un fenomeno noto come effetto isola. Quando si verifica l'isola negli inverter, rappresenta un grave rischio per la sicurezza personale, il funzionamento della rete e l'inverter stesso. Pertanto, lo standard di connessione alla rete per gli inverter stabilisce che gli inverter connessi alla rete fotovoltaica devono avere funzioni di rilevamento e controllo dell'isola.