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提高太阳能电池板转换器的效率

作者:admin    来源:未知    发布时间:2022-01-12 15:26    浏览量:
因为焚烧化石燃料引起的全球变暖环境问题、不断上涨的原油和天然气价格、对原油依赖导致的政治困境,这些问题促进人们不断努力进步动力功率。

关于那些动力无法自给的国家,太阳能和其他代替动力拥有无可争议的优势,可帮助他们到达削减化石燃料耗费和实现动力独立的意图。用代替动力体系取代化石燃料动力,将对全球经济和人类日子出现重大影响。但问题是,用代替动力发电的本钱要与化石燃料发电的本钱相近或更少,这样才干实在削减原油的耗费。

在开发太阳能技能的进程中,人们把大部分注意力都放在了如何进步光电池的功率上。但另一个不能忽略的重要问题是,如何规划将电池出现的直流电转化成交流电的电路。为了在本钱上与焚烧媒、石油等化石燃料的发电方法相竞争,规划师为进步逆变器每一个百分点的功率的努力都是十分重要的。

一些太阳能转化体系制作商把逆变器的转化功率从92%进步到了96%,这样他们在市场上成功的机会就会大增。有一种方法是规划没有变压器的DC/DC转化器。在转化体系中,由变压器导致的能量损失大约是2%~3%。因此就要运用更高电压的晶体管,这种晶体管已经能够在市场上买到了。

逆变器的规划

在根据光电流的体系中,电源逆变器操控着太阳能板和电池,以及负载之间的电流,将太阳能板输出的变化起伏很大的直流电压转化成干净的50Hz或60Hz的正弦电流,输出给负载或回馈到电网中去。图1显现了逆变器在太阳能发电中的重要用途。

逆变器在进步太阳能转化功率的进程中发挥着重要用途

因为太阳能板的输出电压是变化的,要保持发电时尽可能的高功率是十分复杂的。完结这项使命的关键是检测最大功率点(maximumpowerpoint,Mpp)。图2显现了最大功率点是如何随天气和电压而变的。

太阳能电池的输出电压随电压和天气而变

Mpp盯梢技能可用来探测Mpp,并调整DC/DC的输出电压转化,以使输出最大化。Mpp盯梢能够使太阳能电池体系在冬天的全体功率进步1/3或更多,而这时也正是电力需求最高的时候。

操控器确定Mpp的最常用算法是干扰电池板的作业电压,并检测输出。算法要在Mpp点周围留出一个足够大的振荡范围,避免当天空掠过云彩时操控器对本地电源宣布错误的扰动。

电池的算法

扰动和检测算法的功率并不高,这是因为在每个周期内输出点都会偏离Mpp。能够采用增量感应算法做为代替,这种方法能够很好地解决因为振荡导致的低功率,但又会设定一个本地峰值而不是实在的Mpp,从而引发其他问题。将这两种算法结合起来,能够保持增量感应算法的高功率,一起又能够以一定间隔在很大范围内扫描,避免挑选本地的峰值。

显然,这会给操控逆变器的操控器带来很大的计算负荷,操控器有必要满意一些实时处理的应战。

现在的数字信号操控器能够供给实时操控算法所需的高速运算才能。A/D转化器、pWM等集成外设使操控器能够直接检测输入信号,操控功率MOSFET,片上的flash闪存可用于编程和数据存储,通讯端口简化了电能表和其他逆变器的组网进程。

在太阳能逆变器中的DSp操控器的高功率已经得到证明,能够把转化进程中的能量损失削减最多50%。NationalRenewableEnergyLaboratory对分布式电源技能LLC的研讨表明,根据DSp的逆变器能够将1个10kW逆变器的制作和人工本钱削减56%,一起还削减了逆变器的尺度和分量。

德州仪器公司的TMS320F28x数字信号操控器便是一个十分好的例子,它的性能高达150MIpS,能够用1个DSp操控逆变器中的多个转化级,而且还有富裕的处理才能,可用来执行Mpp盯梢算法、电池充电监控、浪涌保护、记录数据和通讯等额定的功能。图3显现了TMS320F28x操控多个转化级的框图。

TMS320F28x可操控多个转化级

操控器具有十分快速的12位16通道的A/D转化器,能够高精度地检测电压和电流来实现正弦波。为进行安全监控,A/D转化器还供给了电流检测功能。

此外,芯片上12个独立操控的增强型pWM通道具有可变的占空比,为转化器桥和电池充电电路供给了高速开关。

每个增强型pWM都有自己的按时器和相位寄存器,可对相延迟进行编程设定。能够对一切的增强型pWM进行同步,来驱动相同频率上的多个级。多个按时器供给了所需的时钟和快速的中止办理,支持额定的操控使命。包含CAN总线在内的多个规范通讯端口为其他组件和体系供给了简洁易用的接口。

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