Einführung in das Funktionsprinzip und die Funktion eines Photovoltaik-Wechselrichters
Jul 05, 2024
Photovoltaik-Wechselrichter, auch Leistungsregler genannt, können die von Photovoltaik-Solarmodulen erzeugte variable Gleichspannung in Wechselstrom mit Netzfrequenz umwandeln, der in das kommerzielle Stromübertragungssystem zurückgespeist oder für ein netzunabhängiges Stromnetz verwendet werden kann.
1. Funktionsprinzip des Photovoltaik-Wechselrichters
Der Wechselrichter besteht hauptsächlich aus Schaltelementen wie Transistoren. Durch regelmäßiges wiederholtes Ein- und Ausschalten der Schaltelemente wird der Gleichstromeingang in einen Wechselstromausgang umgewandelt. Natürlich ist die durch die offene und geschlossene Schleife erzeugte Wechselrichterausgangswellenform nicht praktikabel. Im Allgemeinen ist eine hochfrequente Pulsweitenmodulation erforderlich, um die Spannungsbreite in der Nähe der beiden Enden der Sinuswelle zu verengen und die Spannungsbreite in der Mitte der Sinuswelle zu verbreitern und das Schaltelement innerhalb des Halbzyklus immer mit einer bestimmten Frequenz in eine Richtung bewegen zu lassen, um eine Pulswellenfolge zu bilden. Lassen Sie dann die Pulswelle durch einen einfachen Filter laufen, um eine Sinuswelle zu bilden.
2. Funktion des Photovoltaik-Wechselrichters
Photovoltaik-Wechselrichter haben nicht nur die Funktion der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, sondern auch die Funktion der Maximierung der Funktion von Solarzellen und des Systemfehlerschutzes. Zusammenfassend gibt es aktive Betriebs- und Abschaltfunktionen, eine Funktion zur Steuerung der maximalen Leistungsverfolgung, eine Funktion zur Verhinderung unabhängigen Betriebs, eine aktive Spannungsanpassungsfunktion, eine Gleichstromerkennungsfunktion und eine Gleichstromerdungserkennungsfunktion.
(1) Aktivbetrieb und Abschaltfunktion
Nach Sonnenaufgang am Morgen nimmt die Intensität der Sonneneinstrahlung allmählich zu und die Leistung der Solarzellen steigt entsprechend an. Wenn die vom Wechselrichter benötigte Ausgangsleistung erreicht ist, nimmt der Wechselrichter automatisch den Betrieb auf. Nach dem Betriebsbeginn überwacht der Wechselrichter ständig die Leistung des Solarzellenmoduls. Solange die Ausgangsleistung des Solarzellenmoduls größer ist als die vom Wechselrichter benötigte Ausgangsleistung, arbeitet der Wechselrichter weiter; bis zum Sonnenuntergang kann der Wechselrichter auch an regnerischen Tagen betrieben werden. Wenn die Leistung des Solarzellenmoduls kleiner wird und die Wechselrichterleistung nahe 0 liegt, wechselt der Wechselrichter in den Standby-Zustand.
(2)Maximale Leistungsverfolgung MPPT-Funktion
Wenn sich die Sonnenintensität und die Umgebungstemperatur ändern, zeigt die Eingangsleistung des Photovoltaikmoduls nichtlineare Änderungen. Das Photovoltaikmodul ist weder eine Konstantspannungsquelle noch eine Konstantstromquelle. Seine Leistung ändert sich mit der Ausgangsspannung und hat nichts mit der Last zu tun. Sein Ausgangsstrom ist bei steigender Spannung zunächst eine horizontale Linie. Wenn er eine bestimmte Leistung erreicht, nimmt er mit steigender Spannung ab. Wenn er die Leerlaufspannung des Bauteils erreicht, fällt der Strom auf Null.
(3)Erkennungs- und Kontrollfunktion des Inseleffekts
Während der normalen Stromerzeugung ist das netzgekoppelte Photovoltaik-Stromerzeugungssystem mit dem Stromnetz verbunden und überträgt Wirkleistung an das Stromnetz. Wenn das Stromnetz jedoch Strom verliert, kann das netzgekoppelte Photovoltaik-Stromerzeugungssystem weiterarbeiten und befindet sich in einem unabhängigen Betriebszustand mit der lokalen Last. Dieses Phänomen wird als Inseleffekt bezeichnet. Wenn der Wechselrichter einen Inseleffekt hat, verursacht dies große Sicherheitsrisiken für die persönliche Sicherheit, den Betrieb des Stromnetzes und den Wechselrichter selbst. Daher schreibt der Wechselrichter-Zugangsstandard vor, dass der netzgekoppelte Photovoltaik-Wechselrichter über die Erkennungs- und Kontrollfunktion des Inseleffekts verfügen muss.
(4)Netzerkennungs- und Netzanschlussfunktion
Vor der netzgekoppelten Stromerzeugung muss der netzgekoppelte Wechselrichter Strom aus dem Netz beziehen, Spannung, Frequenz, Phasenfolge und andere Parameter der Stromübertragung des Netzes erkennen und dann seine eigenen Stromerzeugungsparameter anpassen, um sie mit den Netzparametern zu synchronisieren. Erst nach Abschluss wird er zur Stromerzeugung an das Netz angeschlossen.
(5) Niederspannungs-Überbrückungsfunktion
Kommt es aufgrund eines Unfalls oder einer Störung im Stromnetz zu einem vorübergehenden Spannungsabfall am Netzanschlusspunkt des Photovoltaikkraftwerks, kann das Photovoltaikkraftwerk innerhalb eines bestimmten Spannungsabfallbereichs und Zeitintervalls einen kontinuierlichen Betrieb ohne Unterbrechung gewährleisten.
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