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提高太陽能電池板轉換器的效率

作者:admin????來源:未知????發布時間:2022-01-12 15:26????瀏覽量:
因為焚燒化石燃料引起的全球變暖環境問題、不斷上漲的原油和天然氣價格、對原油依賴導致的政治困境,這些問題促進人們不斷努力進步動力功率。

關于那些動力無法自給的國家,太陽能和其他代替動力擁有無可爭議的優勢,可幫助他們到達削減化石燃料耗費和實現動力獨立的意圖。用代替動力體系取代化石燃料動力,將對全球經濟和人類日子出現重大影響。但問題是,用代替動力發電的本錢要與化石燃料發電的本錢相近或更少,這樣才干實在削減原油的耗費。

在開發太陽能技能的進程中,人們把大部分注意力都放在了如何進步光電池的功率上。但另一個不能忽略的重要問題是,如何規劃將電池出現的直流電轉化成交流電的電路。為了在本錢上與焚燒媒、石油等化石燃料的發電方法相競爭,規劃師為進步逆變器每一個百分點的功率的努力都是十分重要的。

一些太陽能轉化體系制作商把逆變器的轉化功率從92%進步到了96%,這樣他們在市場上成功的機會就會大增。有一種方法是規劃沒有變壓器的DC/DC轉化器。在轉化體系中,由變壓器導致的能量損失大約是2%~3%。因此就要運用更高電壓的晶體管,這種晶體管已經能夠在市場上買到了。

逆變器的規劃

在根據光電流的體系中,電源逆變器操控著太陽能板和電池,以及負載之間的電流,將太陽能板輸出的變化起伏很大的直流電壓轉化成干凈的50Hz或60Hz的正弦電流,輸出給負載或回饋到電網中去。圖1顯現了逆變器在太陽能發電中的重要用途。

逆變器在進步太陽能轉化功率的進程中發揮著重要用途

因為太陽能板的輸出電壓是變化的,要保持發電時盡可能的高功率是十分復雜的。完結這項使命的關鍵是檢測最大功率點(maximumpowerpoint,Mpp)。圖2顯現了最大功率點是如何隨天氣和電壓而變的。

太陽能電池的輸出電壓隨電壓和天氣而變

Mpp盯梢技能可用來探測Mpp,并調整DC/DC的輸出電壓轉化,以使輸出最大化。Mpp盯梢能夠使太陽能電池體系在冬天的全體功率進步1/3或更多,而這時也正是電力需求最高的時候。

操控器確定Mpp的最常用算法是干擾電池板的作業電壓,并檢測輸出。算法要在Mpp點周圍留出一個足夠大的振蕩范圍,避免當天空掠過云彩時操控器對本地電源宣布錯誤的擾動。

電池的算法

擾動和檢測算法的功率并不高,這是因為在每個周期內輸出點都會偏離Mpp。能夠采用增量感應算法做為代替,這種方法能夠很好地解決因為振蕩導致的低功率,但又會設定一個本地峰值而不是實在的Mpp,從而引發其他問題。將這兩種算法結合起來,能夠保持增量感應算法的高功率,一起又能夠以一定間隔在很大范圍內掃描,避免挑選本地的峰值。

顯然,這會給操控逆變器的操控器帶來很大的計算負荷,操控器有必要滿意一些實時處理的應戰。

現在的數字信號操控器能夠供給實時操控算法所需的高速運算才能。A/D轉化器、pWM等集成外設使操控器能夠直接檢測輸入信號,操控功率MOSFET,片上的flash閃存可用于編程和數據存儲,通訊端口簡化了電能表和其他逆變器的組網進程。

在太陽能逆變器中的DSp操控器的高功率已經得到證明,能夠把轉化進程中的能量損失削減最多50%。NationalRenewableEnergyLaboratory對分布式電源技能LLC的研討表明,根據DSp的逆變器能夠將1個10kW逆變器的制作和人工本錢削減56%,一起還削減了逆變器的尺度和分量。

德州儀器公司的TMS320F28x數字信號操控器便是一個十分好的例子,它的性能高達150MIpS,能夠用1個DSp操控逆變器中的多個轉化級,而且還有富裕的處理才能,可用來執行Mpp盯梢算法、電池充電監控、浪涌保護、記錄數據和通訊等額定的功能。圖3顯現了TMS320F28x操控多個轉化級的框圖。

TMS320F28x可操控多個轉化級

操控器具有十分快速的12位16通道的A/D轉化器,能夠高精度地檢測電壓和電流來實現正弦波。為進行安全監控,A/D轉化器還供給了電流檢測功能。

此外,芯片上12個獨立操控的增強型pWM通道具有可變的占空比,為轉化器橋和電池充電電路供給了高速開關。

每個增強型pWM都有自己的按時器和相位寄存器,可對相延遲進行編程設定。能夠對一切的增強型pWM進行同步,來驅動相同頻率上的多個級。多個按時器供給了所需的時鐘和快速的中止辦理,支持額定的操控使命。包含CAN總線在內的多個規范通訊端口為其他組件和體系供給了簡潔易用的接口。

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