Схема сетевого инвертора: Совместная работа сетевого солнечного инвертора Eltek Theia 4,4 HE и гибридного инвертора МАП 4,5кВт

Принцип действия: солнечными батареи (DC) подключены к сетевому солнечного инвертору (DC/AC). Сеть переменного тока подключается на вход гибридного инвертора (DC/AC), также к гибридному инвертору подключены аккумуляторные батареи. Выход сетевого солнечного инвертора и гибридного инвертора объединены через распределительный щит и обеспечивают электропитанием потребителей переменного тока.

Применение гибридного инвертора с зарядным устройством в данном типе солнечной электростанции обеспечивает ряд неоспоримых преимуществ: электростанция работает даже при отсутствии напряжения в сети переменного тока, а также в условиях нестабильной сети. Пользователю доступно несколько режимов работы, которые могут гибко настраиваться по желанию и в соответствии с временем года.

Режим I. Автономная электростанция. Сгенерированная электроэнергия накапливается в аккумуляторах: сетевой инвертор подает переменное напряжение на выход гибридного инвертора, который производит заряд аккумуляторов. Избыток используется потребителями или отдается в сеть переменного тока по условиям «зелёного» тарифа. В вечернее и ночное время электропитание обеспечивается гибридным инвертором от аккумуляторов.

Для автономного электроснабжения требуется устанавливать достаточную мощность солнечных батарей, чтобы сгенерированной электроэнергии хватало на достаточной заряд аккумуляторов, а их емкости было достаточно, чтобы покрыть потребности потребителей.

В случае применения гибридного инвертора Quattro с двумя входами, ко второму подключается дизельгенератор, которым система управляет автоматически в соответствии с заданными настройками. Например, при достижении установленного порогового значения разряда аккумуляторов, дизельгенератор будет заведен автоматически.

Режим II. Смешанное электроснабжение. В данном случае допускается незначительный разряд аккумуляторов или полный, после чего электропитание будет переключено на сеть переменного тока. Солнечный инвертор продолжает работу в любых случаях и дополняет мощность системы, а также продолжает заряжать аккумуляторы. Избыток передается в сеть по условиям «зелёного» тарифа.

Режим III. Резервное электроснабжение. В этом случае схема настроена таким образом, что аккумуляторы задействованы только при отсутствии электрической сети (авария, плановое отключение, веерные отключения и т. д.). Солнечный инвертор генерирует электроэнергию и обеспечивает потребителей, избыток передается в сеть по условиям «зелёного» тарифа.

Назначение: подобные электростанции востребованы для домов, коттеджей, офисов, отелей, гостиниц, баз отдыха и т. д., где требуется создать систему гарантированного электропитания, а также снизить зависимость или полностью отказаться от общей сети электроснабжения.

Эффективность работы: очень высокая, до 97%.

Составляющие: Солнечные панели, солнечный PV-инвертор, гибридный инвертор, аккумуляторный банк, реже – дизельный генератор.

Работа в условиях «зелёного» тарифа: поддерживается.

Проектирование солнечной электростанции на этапе строительства — правильный шаг, который позволяет создать удобную схему распределения электроэнергии. Очень важно предусмотреть группы потребителей с разным приоритетом, данная опция позволяет сбалансировать систему резервного питания. Например, первая группа – охватывает электрические приборы с максимальным приоритетом, которые должны работать даже при пропадании напряжения в сети: освещение, системы охраны, отопления, связи и т. д. Вторая группа – приборы второстепенной важности, которые требуют корректного завершения работы, при пропадании напряжения в сети их можно отключить вручную или при помощи дистанционного управления. А третья группа – потребители с низким приоритетом, без которых можно обойтись во время отключения электроэнергии.

Таким образом, вне зависимости от типа солнечной электростанции, правильная схема обеспечивает существенное повышение комфорта в условиях аварийного отключения сети.

Дизельный генератор – важный элемент резервного или автономного электроснабжения. Во-первых, дизельгенератор обеспечивает очень длительное резервное питание при наличии дополнительного бака с топливом. Во-вторых, генератор может покрывать большие потребности в электрической мощности. В-третьих, современные системы обеспечивают интеллектуальное управление генератором. Такие инверторы как Quattro, поддерживают два входа переменного тока и могут самостоятельно запускать генератор, когда аккумуляторы разряжаются до определенного пользователем уровня. Данная возможность позволяет избежать глубокого разряда аккумуляторов, а также исключить вероятность полного отключения электроснабжения.

Нестандартные схемы использования полуавтоматики

Полуавтоматика — это устройство полуавтоматического управления генератором и защита электросети мощностью нагрузки до 6кВт или 13,5кВт.
Полуавтоматика может использоваться для автоматического подключения инвертора.
Если есть возможность управлять инвертором, то получается полностью автоматический ввод резерва АВР.

Двухполюсный автомат на выходе инвертора не обязателен, но может использоваться, например, чтоб ограничить его нагрузку для более медленного разряда аккумуляторов.
Требование к инвертору – должен допускать подключение ноля на ноль электросети.
Для данной схемы желательно чтоб инвертор синхронизировал свой выход с электросетью, при применении нормального ИБП это требование выполняется автоматически.

ИБП для применения в данной схеме должен иметь сквозной ноль в цепи 220В, или полную гальваническую развязку так как выход будет посажен на ноль – чтоб не спалить ИБП или инвертор.
ИБП работает в автоматическом режиме, ограничен только входной ток ИБП на величине около 3А по входной сети 220В.

Данная схема применяется, когда не нужно быстрое переключение на ИБП при пропадании электросети. И является более надёжной по сравнению с автономным применением ИБП, так как даже при поломке ИБП при наличии электросети система сохраняет работоспособность.

В данной схеме ИБП также защищён от высокого напряжения электросети (380В).

Полуавтоматика может работать совместно с сетевыми солнечными инверторами.

Сетевой инвертор (солнечных батарей) генерирующий в сеть можно включать после полуавтоматики на её выход.

Тем самым мы разделяем дом на резервную часть и не резервную часть, не резервируемые нагрузки могут подпитываться от инвертора при наличии электросети или от сети!

При отсутствии электросети они от инвертора не питаются!

Подключение электросети в данном случае происходит в момент синхронизации фазы электросети и фазы инвертора (после синхронизации входа с выходом – данная опция является штатной для всех модификаций полуавтоматического управления генератором).

(Примечание, из-за возможно неточной синхронизации, необходимо иметь большой запас по мощности полуавтоматики – применять только 13кВт модификацию или использовать мощные магнитные пускатели, предназначенные для тяжёлых переключений рис3.1).

Полуавтоматика при этом обеспечивает передачу энергии как со входа на выход так и с выхода на вход (генерацию в электросеть).

При отсутствии электросети силовую фазу инвертора можно снять с вывода «генератор фаза». Полуавтоматика в данном случае обеспечивает двунаправленную передачу энергии.

Обязательное требование к сетевому инвертору синхронизация с электросетью и возможность генерировать энергию в электросеть.

Управляющие «сухие» контакты полуавтоматики могут дополнительно использоваться.

В данном применении включение магнитного пускателя будет происходить после синхронизации выхода сетевого инвертора с входом электросети.

Эта схема применяется если необходимо быстро исключить полуавтоматику из цепи резервного питания дома.

Аналогичную схему можно применять только для автоматической остановки генератора при появлении электросети с задержкой примерно 30 секунд.

Силовая коммутация осуществляется рубильником вручную, при этом рубильник может быть только двух позиционный! Выход полуавтоматики при этом может не использоваться, а напряжение с генератора подаётся на второй вход рубильника напрямую.

Остановка генератора осуществляется с помощью контактов дополнительного реле, если на магнитном пускателе «электросеть» есть лишние нормально разомкнутые контакты, то реле не нужно — остановка может осуществляться от свободных контактов пускателя «электросеть».

В схеме применяется разделительный трансформатор ТР мощностью около 10Вт, необходимой только для переключения и удержания магнитного пускателя при работе от генератора.

Положение контактов указано при отсутствии внешней сети, по схеме видно, что есть электрическая блокировка для исключения одновременного включения катушек магнитных пускателей (в данном случае может быть включен только пускатель генератора). Кроме этого магнитные пускатели должны иметь механическую блокировку с перекидным рычагом, препятствующим одновременному замыканию контактов магнитных пускателей. Это необходимо для полного исключения возможности встречного включения электрогенератора с внешней сетью.

≡ Сетевой инвертор Afore BNT040KTL. Цена | Описание | Характеристики. Купите сегодня — сэкономьте завтра!

Сетевой инвертор — устройство преобразующее электрический ток от солнечных батарей напрямую в электрическую сеть 220В. Сетевой инвертор постоянно «подмешивает» ток от солнечных батарей во внутреннюю электрическую сеть. Тем самым вы потребляете меньше электроэнергии с внешней электрической сети на величину мощности выработанной солнечными батареями. Сетевые инверторы имеют особенность — они не аккумулируют электроэнергию в отличие от ИБП.

Применение. Сетевой инвертор может быть использован как для системы под зеленый тариф так и для экономии электроэнергии (уменьшение потребления электроэнергии с внешней электрической сети). Для системы под зеленый тариф нужно, чтобы генерация электроэнергии превышала потребление, при этом сетевой инвертор будет отдавать излишек во внешнюю сеть.

Принцип работы. Сетевой фотоэлектрический инвертор (сокр. сетевой инвертор) — автоматическое электронное устройство для преобразования постоянного тока, выработанного солнечными батареями, в переменный с изменением частоты и напряжения при этом подстраиваясь под параметры внешней электрической сети. Зачастую используется бестрансформаторный принцип построения сетевых инверторов (малый вес и большой КПД). 

Преимущества. Фотоэлектрические системы позволят вам стать более независимыми от роста затрат на электроэнергию и отойти от традиционных энергоносителей. Поэтому можете рассчитывать на устойчивое и децентрализованное энергоснабжения Вашего будущего, без ущерба для комфорта и удобства. Интеллектуальные системы с использованием сетевого инвертора способны сделать потребление энергии доступным, управляемым и надежным.

Afore New Energy Technology (Shanghai) Co., Ltd., расположенная в Шанхае, Китай, является компанией, специализирующейся на производстве PV-инверторов. Компания Afore специализируется на предоставлении преобразующих решений и управления мощностью солнечных установок, производя и реализуя PV инверторы. Afore имеет первоклассное оборудование и международную команду для исследований и разработок. Основное направление деятельности является обеспечение высокого качества и надежность сетевых преобразователей и решения энергетических систем для удовлетворения растущего спроса на электроэнергию.
Введенные инверторы PV характеризуются высокой эффективностью при полной нагрузке, высокой надежности и удобном пользовательском интерфейсе.
Максимальная эффективность наших инверторов составляет 98%. Удобная сборка и интерфейс, профессиональный дизайн — гарантирует надежность, дает семейству инверторов Afore преимущество перед конкурентами для клиентов со всего мира.

Инвертор Afore BNT040KTL идеально подходит для домашних и коммерческих сетевых солнечных систем, как под зеленый тариф так и для экономии электроэнергии.

Производитель предоставляет 10 лет гарантии!

(Аналогичные производители предоставляют гарантию 5 лет)

Типичная схема подключения для всей системы PV:

1. Массив PV: Поставляет ток DC к инвертору.

2. Инвертор: преобразует постоянный ток DC из панелей PV на переменный ток AC. Инвертор подключен к электросети, он контролирует текущую амплитуду в зависимости от энергии произведенной панелями PV. Инвертор всегда пытается получить максимальную мощность от PV массива.

3. Предохранитель DC: ток в панели / цепи DC не может превышать 25 А.

4. Предохранитель AC: для инвертора Afore BTN040KTL имеет номинальный ток 80 А.

5. LPS: защита от молнии, применяется к следующим параметрам:

• Сторона AC, номинальный ток разряда 20 кА, второй класс защиты от молнии, защита напряжения 2,5 Кv;
• Сторона DC, номинальный ток разряда 20 кА, молниезащита второго класса, защита напряжения 2,5 Кv.

6. Длина кабеля между инвертором и распределительной коробкой должна быть не менее 5 метров.

Сетевой инвертор Afore BNT040KTL преобразовывает постоянный ток в переменный с максимальной эффективностью 98,65%, КПД поиска точки максимальной мощности (MPPT) до 99,9%. Класс напряжения 380В. Имеет 2 MPPT общей мощностью 44000 Вт по DC.

Встроенный WI-Fi/485 модуль позволяет пользователю в удобный способ получить информацию о статусе работы инвертора.

On grid инвертор Afore BNT040KTL имеет следующие особенности:

• бестрансформаторная схема построения и высокая «плотность» мощности, предлагают более легкую и удобную установку
• 10 лет стандартной гарантии
• поддержка Ethernet (WiFi), для возможности мониторинга и настройки
• звуковое оповещение о состоянии инвертора
• соответствует европейскими и азиатско-тихоокеанским нормам безопасности
• подходит для наружного исполнения

Солнечный инвертор Afore BNT040KTL позволит использовать солнечные батареи по максимуму, даже в условиях низкой освещенности. Данная модель поможет вам снизить эксплуатационные затраты и добиться большей эффективности работы Вашей системы.

ЧТО ЭТО?

В зависимости от мощности и уровней входного напряжения схемы GTI обычно имеют от одной до трех ступеней.Концептуальная принципиальная схема силовой передачи, представленная ниже, иллюстрирует принципы работы трехступенчатого инвертора для подключения к сети. Такая топология может быть полезна для низковольтных входов (например, 12 В) в заземленных системах. Цепи управления и прочие детали здесь не показаны. Как я упоминал выше, существуют также двухкаскадные и одноступенчатые конфигурации (см. Примеры синусоидальных топологий и основные принципы преобразователя постоянного тока в переменный).

КАК ЭТО РАБОТАЕТ.

T1 может быть так называемого повышающего типа для усиления входного напряжения. При повышающем T1 первая ступень (повышающий преобразователь) может быть опущена . Однако высокое отношение витков приводит к большой индуктивности рассеяния. Это, в свою очередь, вызывает скачки напряжения на полевых транзисторах и выпрямителях, а также другие нежелательные эффекты.
Регулируемый преобразователь обеспечивает связь постоянного тока с выходным преобразователем переменного тока. Его значение должно быть выше пикового значения переменного напряжения сети.Например, для службы 120 В переменного тока напряжение постоянного тока должно быть> 120 * √2 = 168 В. Типичные значения — 180-200 В. Для 240 В переменного тока вам потребуется 350-400 В постоянного тока.
Третий этап преобразования преобразует постоянный ток в переменный с помощью другого мостового преобразователя. Он состоит из IGBT Q6-Q9 и LC-фильтра L3, C4.

БТИЗ Q6-Q9 работают как электронные переключатели, работающие в режиме ШИМ. Эта топология требует антипараллельных диодов свободного хода, чтобы обеспечить альтернативный путь для тока, когда переключатели выключены. Эти диоды либо входят в состав IGBT, либо добавляются извне.Управляя различными переключателями в H-мосте, можно подавать положительный, отрицательный или нулевой потенциал на катушку индуктивности L3. Затем выходной LC-фильтр уменьшает высокочастотные гармоники, создавая синусоидальную волну.

Любой источник питания для связи с сетью должен синхронизировать свою частоту, фазу и амплитуду с электросетью и подавать синусоидальный ток в нагрузку. Обратите внимание, что если выход инвертора (Vout) выше напряжения сети, GTI будет перегружен. Если он ниже, GTI может потреблять ток, а не обеспечивать его.Чтобы обеспечить ограниченный ток в ваши нагрузки, а также обратно в линию, и поскольку сеть действует как источник с очень низким импедансом, типичный ГТД предназначен для работы в качестве источника с регулируемым током, а не в качестве источника напряжения. источник. Обычно между ГТД и сетью имеется дополнительный дроссель связи (L _grid ), который действует как прокладка, «поглощающая» дополнительное напряжение переменного тока. Это также уменьшает гармоники тока, генерируемые ШИМ. Недостатком сетки L _{является то, что она вводит дополнительные полюса в контур управления, что потенциально может привести к нестабильности системы.}

В солнечных приложениях, чтобы максимизировать эффективность системы, GTI также должен отвечать определенным требованиям, определяемым фотоэлектрическими панелями. Солнечные панели обеспечивают разную мощность в разных точках их вольт-амперной (V-I) характеристики. Точка на кривой V-I, где выходная мощность максимальна, называется точкой максимальной мощности (MPP). Солнечный инвертор должен гарантировать, что фотоэлектрические модули работают рядом с их MPP. Это достигается с помощью специальной схемы управления на первом этапе преобразования, которая называется MPP tracker (MPPT).GTI также должен обеспечивать так называемую защиту от островков . При отказе сети или когда ее уровень напряжения или частота выходит за допустимые пределы, автоматический выключатель должен быстро отключить выход системы от линии. Время отключения зависит от условий сети и указано в стандарте UL 1741. В худших случаях, когда напряжение в сети падает ниже 0,5 от номинального или его частота отклоняется на +0,5 или -0,7 Гц от номинального значения, GTI должен прекратить экспорт. возвращение в сеть менее чем за 100 миллисекунд.Защита от изолирования может быть достигнута, например, с помощью функций обнаружения пониженного напряжения переменного тока или максимального тока на выходе. В нашем примере показана система с возможностью резервного питания: при размыкании SW контактора GTI будет обеспечивать питание критических нагрузок, подключенных к субпанели. Вопреки распространенному заблуждению, обычная фотоэлектрическая система снизит ваши затраты на электроэнергию, но не обеспечит резервного питания, если у вас нет специальной настройки с резервным аккумулятором.

Реализация алгоритма управления сетевыми инверторами довольно сложна и обычно выполняется с помощью микроконтроллеров.Любители часто ищут в Интернете полную схему инвертора для привязки сетки. К сожалению, это почти бесплодная задача — GTI вряд ли можно сделать самодельным. Также обратите внимание, что подключение любого генератора, не одобренного UL, к проводке, подключенной к сети, может быть незаконным. В любом случае, производители GTI явно не будут раскрывать детали своей конструкции. Даже если бы вы смогли найти полную схему, она была бы бесполезна без исходного кода контроллера. Для инженеров есть бесплатная инструкция по применению AN3095 от ST Micro.Он предоставляет полную принципиальную схему солнечного инвертора и руководство по проектированию фотоэлектрического инвертора мощностью 3000 Вт, но не предоставляет исходный код.

Проектирование схемы сетевого инвертора

Сетевой инвертор работает так же, как обычный инвертор, однако выходная мощность такого инвертора подается и связана с сетью переменного тока от электросети.

Пока присутствует сетевое питание переменного тока, инвертор вносит свою мощность в существующее сетевое электроснабжение и останавливает процесс при отключении сетевого питания.

Концепция

Эта концепция действительно очень интригующая, поскольку позволяет каждому из нас стать участником энергоснабжения. Представьте, что каждый дом участвует в этом проекте, чтобы генерировать огромное количество энергии в сеть, которая, в свою очередь, обеспечивает пассивный источник дохода для участвующих в проекте жилых домов. Поскольку исходные материалы поступают из возобновляемых источников, доход становится абсолютно бесплатным.

Изготовление инвертора для привязки к сетке в домашних условиях считается очень сложной задачей, так как концепция предполагает соблюдение некоторых строгих критериев, несоблюдение которых может привести к опасным ситуациям.

Основные несколько вещей, которые необходимо соблюдать:

Выход инвертора должен быть идеально синхронизирован с сетью переменного тока.

Амплитуда и частота выходного напряжения, как указано выше, должны соответствовать параметрам переменного тока сети.

Инвертор должен немедленно выключиться в случае пропадания сетевого напряжения.

В этом посте я попытался представить простую схему сетевого инвертора, которая, по моему мнению, учитывает все вышеперечисленные требования и безопасно подает генерируемый переменный ток в сеть, не создавая никаких опасных ситуаций.

Работа схемы

Давайте попробуем разобраться в предлагаемой конструкции (разработанной мной) с помощью следующих пунктов:

Опять же, как обычно, наш лучший друг, IC555 занимает центральное место во всем приложении. Фактически, только благодаря этой ИС конфигурация могла стать настолько простой.

Ссылаясь на принципиальную схему, IC1 и IC2 в основном соединены как синтезатор напряжения или, в более привычных терминах, модуляторы положения импульса.

Понижающий трансформатор TR1 здесь используется для подачи необходимого рабочего напряжения на схему IC, а также для подачи данных синхронизации на IC, чтобы она могла обрабатывать выходной сигнал в соответствии с параметрами сети.

Контакты №2 и №5 обеих ИС подключены к точке после D1 и через Т3 соответственно, что обеспечивает подсчет частоты и данные амплитуды переменного тока сети на ИС соответственно.

Две вышеупомянутые информации, предоставленные ИС, побуждают ИС изменить свои выходы на соответствующих контактах в соответствии с этой информацией.

Результат вывода преобразует эти данные в хорошо оптимизированное напряжение ШИМ, которое очень синхронизировано с напряжением сети.

IC1 используется для генерации положительной ШИМ, в то время как IC2 производит отрицательные ШИМ, оба работают в тандеме, создавая требуемый двухтактный эффект на МОП-транзисторы.

Вышеупомянутые напряжения подаются на соответствующие МОП-транзисторы, которые эффективно преобразуют вышеуказанную схему в сильноточный флуктуирующий постоянный ток через задействованную входную обмотку повышающего трансформатора.

Выход трансформатора преобразует входной сигнал в идеально синхронизированный переменный ток, совместимый с существующим сетевым переменным током.

Подключив выход TR2 к сети, последовательно с одним из проводов подключите лампочку мощностью 100 Вт. Если лампочка горит, это означает, что переменного тока не в фазе, немедленно поменяйте местами соединения, и теперь лампа должна перестать светиться, обеспечивая правильную синхронизацию переменного тока.

Вы также хотели бы увидеть эту упрощенную схему связи сети

Предполагаемая форма сигнала ШИМ (нижняя кривая) на выходах микросхем

Список деталей

Все резисторы = 2K2
C1 = 1000 мкФ / 25 В
C2, C4 = 0.47 мкФ
D1, D2 = 1N4007,
D3 = 10 А,
IC1,2 = 555
МОП-транзисторов = В соответствии с техническими характеристиками приложения.
TR1 = 0-12 В, 100 мА
TR2 = В СООТВЕТСТВИИ С СПЕЦИФИКАМИ ПРИЛОЖЕНИЯ
T3 = BC547
ВХОД ПОСТОЯННОГО ТОКА = В соответствии с СПЕЦИФИКАМИ ПРИЛОЖЕНИЯ.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ИДЕЯ ОСНОВАНА ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО НА ВООБРАЖЕНИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ, СООТВЕТСТВИЕ ЗРЕНИЯМ СТРОГО РЕКОМЕНДУЕТСЯ.

После получения предложения по исправлению от одного из читателей этого блога, мистера Даррена, и некоторого размышления, выяснилось, что в указанной выше схеме было много недостатков, и на практике она не работала.

Обновленный дизайн

Пересмотренный дизайн показан ниже, он выглядит намного лучше и является осуществимой идеей.

Здесь используется одна микросхема IC 556 для создания импульсов ШИМ.
Одна половина ИС была сконфигурирована как высокочастотный генератор для питания другой половины ИС, которая настроена как широтно-импульсный модулятор.

Частота модуляции выборки выводится из TR1, который предоставляет точные данные частоты для IC, так что размеры ШИМ точно соответствуют частоте сети.

Высокая частота гарантирует, что выходной сигнал способен прецизионно прервать указанную выше информацию о модуляции и предоставить МОП-транзисторам точный эквивалент RMS сети.

Наконец, два транзистора гарантируют, что МОП-транзисторы никогда не проводят вместе, а только по одному, в соответствии с колебаниями сети 50 или 60 Гц.

Список деталей

• R1, R2, C1 = выберите для создания частоты около 1 кГц
• R3, R4, R5, R6 = 1K
• C2 = 1nF
• C3 = 100 мкФ / 25 В
• D1 = диод 10 А
• D2, D3, D4, D5 = 1N4007
• T1, T2 = согласно требованию
• T3, T4 = BC547
• IC1 = IC 556
• TR1, TR2 = как было предложено в конструкции предыдущего раздела

Вышеупомянутая схема была проанализирована г-ном.Селим и он нашли в схеме несколько интересных недостатков. Основной недостаток — отсутствие отрицательных импульсов ШИМ полупериодов переменного тока. Вторая неисправность была обнаружена в транзисторах, которые, казалось, не изолировали переключение двух МОП-транзисторов в соответствии с подаваемой частотой 50 Гц.

Вышеупомянутая идея была изменена г-ном Селимом, вот детали формы сигнала после изменений. модификации:

Форма волны Изображение:

CTRL — это сигнал 100 Гц после выпрямителя, OUT — от ШИМ от обеих половин волн, Vgs — напряжения затвора полевых транзисторов, Vd — это сигнал на вторичной обмотке, который синхронизируется с CTRL / 2.

Не обращайте внимания на частоты, так как они неверны из-за низкой скорости дискретизации (иначе на ipad она станет слишком медленной). На более высоких частотах дискретизации (20 МГц) ШИМ выглядит весьма впечатляюще.

Чтобы зафиксировать рабочий цикл до 50% на частоте около 9 кГц, мне пришлось вставить диод.

С уважением,

Селим

Модификации

Для включения обнаружения отрицательных полупериодов управляющий вход ИС должны питаться обоими полупериодами переменного тока, это может быть достигнуто с помощью конфигурации мостового выпрямителя.
Вот как, на мой взгляд, должна выглядеть окончательно проанализированная схема.

База транзистора теперь соединена с стабилитроном, что, как мы надеемся, позволило бы транзисторам изолировать проводимость МОП-транзистора так, чтобы они проводили попеременно в ответ на импульсы 50 Гц на базе T4.

Последние обновления от г-на Селима

Здравствуйте, Swag,

Я продолжаю читать ваши блоги и продолжаю экспериментировать с макетной платой.
Я пробовал использовать стабилитрон (безуспешно), вентили CMOS и, что гораздо лучше, операционные усилители работали лучше всего.У меня есть 90 В переменного тока из 5 В постоянного тока и 170 В переменного тока из 9 В постоянного тока при 50 Гц, я считаю, что это синхронизировано с сеткой (не могу подтвердить, поскольку нет осциллографа). Кстати, шум идет, если зажать крышкой 0,15u. на вторичной обмотке.

Как только я помещаю нагрузку на вторичную катушку, ее напряжение падает до 0 В переменного тока с небольшим увеличением входного постоянного тока. Mosfet даже не пытается потреблять больше усилителей. Возможно, некоторые драйверы mosfet, такие как IR2113 (см. Ниже), могут помочь?

Хотя в приподнятом настроении, я чувствую, что ШИМ может оказаться не таким прямолинейным, как хотелось бы.Определенно хорошо контролировать крутящий момент на двигателях постоянного тока при низких частотах ШИМ. Однако, когда сигнал 50 Гц прерывается на более высокой частоте, он по какой-то причине теряет мощность или PWMd mosfet не может обеспечить необходимый высокий ток на первичной катушке, чтобы поддерживать 220 В переменного тока под нагрузкой.

Я нашел другую схему, которая очень похожа на вашу, за исключением ШИМ. Вы могли видеть это раньше.
Ссылка находится на https: // www (dot) electro-tech-online (dot) com / alternate-energy / 105324-grid-tie-invter-schematic-2-0-a.html

Схема управления питанием представляет собой привод H с IGBT (вместо этого мы могли бы использовать MOSFET). Похоже, он может передать мощность.
Выглядит сложно, но на самом деле не так уж плохо, как вы думаете? Я попробую смоделировать схему управления и расскажу, как она выглядит.
С уважением,

Селим

Отправлено с моего iPad

Дальнейшие модификации

Некоторые очень интересные модификации и информация были предоставлены мисс Нувем, одной из преданных читательниц этого блога, давайте узнаем их ниже:

Здравствуйте, господин.Swagatam,

Я мисс Нувем, и я работаю в группе, которая строит некоторые из ваших схем во время мероприятия о благополучном образе жизни в Бразилии и Каталонии. Вы должны когда-нибудь приехать.

Я моделировал вашу схему инвертора Grid-Tie, и я хотел бы предложить пару модификаций последней конструкции, которую вы описали в своем посте.

Во-первых, у меня были проблемы, когда выходной сигнал ШИМ (вывод 9 IC1) просто гаснет и перестанет колебаться. Это происходило всякий раз, когда управляющее напряжение на выводе 11 становилось выше, чем напряжение Vcc из-за падения на D4.Мое решение состояло в том, чтобы добавить два диода 1n4007 последовательно между выпрямителем и управляющим напряжением. Возможно, вам удастся обойтись только одним диодом, но я использую два на всякий случай.

Другая проблема, с которой я столкнулся, заключалась в том, что Vgs для T1 и T2 не были очень симметричными. T1 был в порядке, но T2 не колебался полностью до значений Vcc, потому что всякий раз, когда T3 был включен, он подавал 0,7 В на T4 вместо того, чтобы позволять R6 повышать напряжение. Я исправил это, установив резистор 4,7 кОм между T3 и T4.Я думаю, что любое значение выше этого работает, но я использовал 4,7 кОм.

Надеюсь, в этом есть смысл. Я прилагаю изображение схемы с этими модификациями и результатами моделирования, которые я получаю с помощью LTspice.
Мы будем работать над этой и другими цепями на следующей неделе. Мы будем держать вас в курсе.

С уважением.
Miss Nuvem

Изображения сигналов

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Самодельная схема сетевого инвертора от 100 ВА до 1000 ВА

Следующая концепция описывает простую, но жизнеспособную схему связующего инвертора солнечной сети, которую можно соответствующим образом модифицировать для выработки мощности от 100 до 1000 ВА и выше.

Что такое сетевой инвертор

Это инверторная система, предназначенная для работы так же, как обычный инвертор, использующий входную мощность постоянного тока, за исключением того, что выходной сигнал подается обратно в электросеть.

Эта добавленная мощность в сеть может быть предназначена для содействия постоянно растущему спросу на электроэнергию, а также для получения пассивного дохода от коммунальной компании в соответствии с их условиями (применимыми только в некоторых странах).

Для реализации вышеуказанного процесса гарантируется, что выходной сигнал инвертора идеально синхронизирован с мощностью сети с точки зрения среднеквадратичного значения, формы волны, частоты и полярности, чтобы предотвратить неестественное поведение и проблемы.

Предлагаемая мною концепция — это еще одна схема инвертора привязки к сети (не проверена), которая даже проще и разумнее, чем предыдущая конструкция.

Схема может быть понята с помощью следующих пунктов:

Как работает схема GTI

Сеть переменного тока от сети подается на TR1, который представляет собой понижающий трансформатор.

TR1 понижает входное напряжение сети до 12 В и выпрямляет его с помощью мостовой схемы, образованной четырьмя диодами 1N4148.

Выпрямленное напряжение используется для питания ИС через отдельные диоды 1N4148, подключенные к соответствующим выводам ИС, в то время как соответствующие конденсаторы 100 мкФ обеспечивают надлежащую фильтрацию напряжения.

Выпрямленное напряжение, полученное сразу после моста, также используется в качестве входов обработки для двух микросхем.

Поскольку вышеупомянутый сигнал (см. Изображение формы сигнала №1) не фильтруется, он состоит из частоты 100 Гц и становится сигналом выборки для обработки и обеспечения необходимой синхронизации.

Сначала он подается на вывод №2 микросхемы IC555, где его частота используется для сравнения с пилообразными волнами (см. Форму сигнала №2) на выводе №6 / 7, полученными с коллектора транзистора BC557.

Приведенное выше сравнение позволяет ИС создать намеченный выход ШИМ синхронно с частотой электросети.

Сигнал от моста также подается на контакт № 5, который фиксирует среднеквадратичное значение выходного ШИМ, точно совпадающее с формой сигнала сетки (см. Сигнал № 3).

Однако в этот момент выходной сигнал от 555 имеет низкую мощность, и его необходимо повысить, а также обработать, чтобы он реплицировал и генерировал обе половины сигнала переменного тока.

Для выполнения вышеизложенного включены 4017 и ступень МОП-транзистора.

100 Гц / 120 Гц от моста также принимаются 4017 на его выводе № 14, что означает, что теперь его выходной сигнал будет последовательно и повторяться от контакта № 3 обратно к контакту № 3, так что МОП-транзисторы переключаются в тандеме и точно на частота 50 Гц, что означает, что каждый МОП-транзистор будет проводить поочередно 50 раз в секунду.

МОП-транзисторы реагируют на вышеупомянутые действия со стороны IC4017 и создают соответствующий двухтактный эффект на подключенном трансформаторе, который, в свою очередь, создает необходимое сетевое напряжение переменного тока на его вторичной обмотке.

Это может быть реализовано путем подачи постоянного тока на МОП от возобновляемого источника или батареи.

Однако указанное выше напряжение будет обычной прямоугольной волной, не соответствующей форме волны в сети, до тех пор, пока мы не включим сеть, состоящую из двух диодов 1N4148, подключенных к затворам МОП-транзисторов и контакту № 3 микросхемы IC555.

Вышеупомянутая сеть точно отсекает прямоугольные волны на затворах MOSFTS по шаблону ШИМ или, другими словами, вырезает прямоугольные волны, точно соответствующие форме волны переменного тока сетки, хотя и в форме ШИМ (см. Форму волны № 4).

Вышеупомянутый вывод теперь возвращается в сетку, точно соответствуя спецификациям и шаблонам сетки.

Выходная мощность может быть изменена прямо от 100 Вт до 1000 Вт или даже больше путем соответствующего определения входного постоянного тока, МОП-транзисторов и номиналов трансформатора.

Обсуждаемая схема связующего инвертора солнечной сети остается работоспособной только до тех пор, пока присутствует сетевое питание, в момент выхода из строя электросети, TR1 отключает входные сигналы и вся цепь останавливается, что является строго обязательным для сети. Связать инверторные схемы систем.

Принципиальная схема

Предполагаемые изображения формы сигнала

Что-то не так в приведенном выше дизайне

По словам г-на Селима Явуза, в приведенном выше дизайне были некоторые вещи, которые выглядели сомнительными и нуждались в исправлении, давайте послушаем, что он сказал:

Привет, Swag,

, надеюсь, у тебя все хорошо.

Пробовал вашу схему на макетной плате. Вроде работает кроме pwm part. По какой-то причине я получаю двойной горб, но не настоящий ШИМ. Не могли бы вы помочь мне понять, как 555 делает pwm? Я заметил, что 2.2k и 1u создают нарастание 10 мс. Я считаю, что рампа должна быть намного быстрее, так как полуволна составляет 10 мс. Может я кое-что упустил.

Кроме того, 4017 выполняет чистую работу, успешно переключаясь вперед и назад. Когда вы включаете питание, тактовая частота 100 Гц заставляет счетчик всегда начинать с 0. Как мы можем гарантировать, что он всегда находится в фазе с сеткой?

Ценю вашу помощь и идеи.
С уважением,
Селим

Привет Селим,

Спасибо за обновление.
Вы абсолютно правы, треугольные волны должны быть намного выше по частоте по сравнению с входом модуляции на выводе №5.
Для этого мы могли бы пойти на отдельную 300 Гц (приблизительно) микросхему 555, нестабильную для питания контакта 2 ШИМ IC 555.
Это решит все проблемы, по моему мнению.
4017 должен синхронизироваться через 100 Гц, полученный от мостового выпрямителя, и его вывод 3, вывод 2 должен использоваться для управления вентилями, а вывод 4, подключенный к выводу 15. Это обеспечит идеальную синхронизацию с частотой сети.
С уважением.

Приведенная выше диаграмма была перерисована ниже с отдельными номерами деталей и обозначениями перемычек

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ИДЕЯ ОСНОВАНА ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО НА ВООБРАЖЕНИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ, ДИСКРЕЦИЯ ЗРЕНИЯ СТРОГО РЕКОМЕНДУЕТСЯ.

Основной проблемой вышеупомянутой конструкции, с которой столкнулись многие конструкторы, был нагрев одного из МОП-транзисторов во время работы GTI. Возможная причина и способ устранения, предложенные г.Hsen представлен ниже.

Предлагаемое исправление в стадии mosfet, рекомендованное г-ном Хсеном, также прилагается здесь, надеюсь, указанные модификации помогут постоянно контролировать проблему:

Здравствуйте, мистер. Swagatam:

Я снова посмотрел вашу диаграмму и твердо убежден, что затворы полевых МОП-транзисторов будут достигать модулирующего сигнала (HF PWM), а не простого сигнала 50 cs. Поэтому я настаиваю на том, чтобы в него был включен более мощный драйвер CD4017, а последовательное сопротивление должно иметь гораздо меньшее значение.

Еще одна вещь, которую следует учитывать, это то, что на стыке резистора и затвора не должно быть еще одного добавленного элемента, и в этом случае я вижу переход на диоды 555.

Потому что это может быть причиной того, что один из полевых транзисторов нагревается. потому что он может автоколебаться. Поэтому я думаю, что МОП-транзистор нагревается из-за колебаний, а не из-за выходного трансформатора.

Извините, но меня беспокоит, что ваш проект увенчается успехом, потому что я чувствую себя очень хорошо, и я не собираюсь критиковать.

С уважением, hsen

Улучшенный драйвер Mosfet

В соответствии с предложениями г-на Хсена, следующий буфер BJT может быть использован для обеспечения большей безопасности и контроля МОП-транзисторов.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Сетевой инвертор: 10 шагов (с изображениями)

Синхронизация с фазой и частотой сети — вот что делает сетевой инвертор. Мы используем цифровую реализацию PLL (Phase Lock Loop) для достижения точного отслеживания фазы сетевого сигнала. Мы делаем это следующим образом:

1. Выборка сетевого напряжения
2. Создание собственного синусоидального сигнала 50 Гц
3. Сравнение фазы между нашим локальным сигналом и сетевым сигналом
4. Регулировка частоты локального сигнала до разности фаз между 2 сигнала равны нулю

1) Выборка сетевого напряжения

Мы настраиваем 3-й канал АЦП для считывания линейного напряжения.Это мы получаем путем деления напряжения на отводе трансформатора, как показано. Это обеспечивает масштабированное напряжение, изменяющееся примерно на 1,65 В, которое точно представляет напряжение сети.

2) Создание локального синусоидального сигнала 50 Гц
Создание собственной локальной синусоидальной волны 50 Гц очень просто. Мы храним справочную таблицу из 256 значений синуса. Наше смоделированное значение синуса легко получить с помощью индекса поиска, который постепенно вращается по таблице.

Мы должны увеличивать наш индекс с правильной скоростью, чтобы получить сигнал 50 Гц.А именно 256 x 50 Гц = 12800 / с. Мы делаем это, используя timer9 с тактовой частотой 168 МГц. Подождав 168 МГц / 12800 = 13125 тактов, мы изменим наш индекс с правильной скоростью.

3) Сравнение фазы между нашим локальным сигналом и сетевым сигналом
Это крутая часть! Если вы проинтегрируете произведение cos (wt) x sin (wt) за 1 период, результат будет равен нулю. Если разность фаз отлична от 90 градусов, вы получите ненулевое число. Математически:

Интеграл [Asin (t) x Bsin (t + φ)] = Ccos (φ)

Это здорово! Это позволяет нам сравнить сетевой сигнал sin (ωt) с нашим локальным сигналом sin (⍵t + φ) и получить значение.

Однако есть проблема, которую необходимо решить: если мы хотим, чтобы наши сигналы оставались в фазе, нам нужно настроить нашу локальную частоту, чтобы член Ccos (φ) оставался максимальным. Это не будет работать очень хорошо, и мы получим плохое отслеживание фаз. Это связано с тем, что d / dφ функции cos (φ) равно 0 при φ = 0. Это означает, что член Ccos (φ) не будет сильно меняться при изменении фазы. Имеет ли это смысл?

Гораздо лучше сдвинуть по фазе дискретизированный сетевой сигнал на 90 градусов, чтобы он стал cos (ωt + φ).Тогда у нас есть это:

Integral [Asin (t) Bcos (t + φ)] = Csin (φ)

Ввести фазовый сдвиг на 90 градусов легко, мы просто вставляем наши отсчеты напряжения сетевого АЦП в один конец буфера. и затем извлеките их несколько образцов, что соответствует фазовому сдвигу на 90 градусов. Поскольку частота сети практически не меняется от 50 Гц, простая техника задержки времени работает блестяще.

Теперь мы умножаем наш сетевой сигнал, сдвинутый по фазе на 90 градусов, на наш локальный сигнал и сохраняем текущий интеграл продукта за последний период (т. Е.по последним 256 значениям).

Известный нам результат будет равен нулю, если два сигнала выдерживаются точно под углом 90 градусов. Это фантастика, потому что устраняет фазовый сдвиг, который мы только что применили к сетевому сигналу. Чтобы прояснить, вместо максимизации интегрального члена мы пытаемся сохранить его равным нулю и сдвигаем фазу нашего сетевого сигнала. Фазовые сдвиги на 90 градусов, вносимые этими двумя изменениями, компенсируют друг друга.

Итак, если Integral_Result <0, мы знаем, что должны увеличить частоту гетеродина, чтобы вернуть ее в фазу с сетью, и наоборот.

4) Регулировка частоты местного сигнала
Этот бит прост. Мы просто регулируем период между приращениями в нашем индексе. Мы ограничиваем, насколько быстро мы можем исправить разность фаз, по существу отфильтровывая ложные помехи. Мы делаем это с помощью ПИ-регулятора с очень маленьким членом I.

И все. Мы заблокировали наш локальный синусоидальный генератор (который устанавливает заданное значение выходного тока) так, чтобы он совпадал по фазе с напряжением сети. Мы реализовали алгоритм ФАПЧ, и он работает как мечта!

Увеличение частоты гетеродина также снижает фазовый сдвиг сетевого сигнала.Поскольку мы ограничиваем настройку частоты до +/- 131 деления (+/- ~ 1%), мы повлияем на фазовый сдвиг не более чем на +/- 1 °. Это не имеет никакого значения, пока фазы синхронизируются.

Теоретически, если частота сети отклоняется более чем на 0,5 Гц, мы теряем фазовую синхронизацию. Это связано с нашим вышеупомянутым ограничением на то, насколько мы можем регулировать частоту нашего гетеродина. Однако этого не произойдет, если только сеть не выйдет из строя. Наша защита от островов в любом случае сработает на этом этапе.

Мы действительно выполняем обнаружение пересечения нуля при запуске, чтобы попытаться изо всех сил запустить сигналы в фазе от смещения.

Создайте свой собственный инвертор для привязки сетки

, преобразующие постоянный ток в переменный, довольно распространены, в некоторых автомобилях даже есть стандартные розетки переменного тока, чтобы вы могли подключить свой любимый прибор. Однако существует особый тип инвертора, называемый инвертором привязки к сети, который позволяет не только подавать переменный ток, но и подавать его обратно через розетку переменного тока для питания других устройств в сочетании с обычным питанием переменного тока.Почему? Может быть, вы хотите использовать свой собственный генератор или солнечную энергию. В некоторых случаях энергетическая компания заплатит вам, если вы произведете больше энергии, чем потребляете. Может быть, ты просто хочешь знать, что сможешь это сделать. Похоже, это и есть мотивация, стоящая за сборкой [fotherby], и она весьма существенна.

Устройство выдерживает всего около 60 Вт, но выполняет все необходимые функции: преобразование постоянного тока в переменный, а также согласование фазы и напряжения. На самом деле, просто преобразовать постоянный ток в переменный почти тривиально, если вас не волнует форма сигнала.Но в этом случае вы позаботитесь о том, чтобы вы могли создать сигнал переменного тока, соответствующий тому, который уже находится на линии.

Проект упрощен за счет использования платы STM32F407, которая имеет несколько хороших высокоскоростных аналогово-цифровых сигналов, а также платы TI H-bridge. Еще одним упрощением было использование трансформатора, поэтому инвертор должен создавать только 40 В. Это нетривиальный и несколько опасный проект. Однако [fotherby] предоставляет много деталей и теории, поэтому, даже если вы не хотите строить его, вам может понравиться просматривать работу.

Говоря о безопасности, система определяет, если напряжение электросети выглядит плохим, и если это так, система отключает инвертор. Это помогает предотвратить изолирование — когда коммунальное предприятие или электрик думают, что цепь не находится под напряжением, но напряжение поступает из другого источника.

В целом, это был очень интересный проект, особенно если вы обычно не занимаетесь ЛЭП. Очевидно, что если вы хотите сделать это в Северной Америке, вам потребуются некоторые изменения. Независимо от того, где вы находитесь, если вы попытаетесь это сделать, мы предлагаем вам ознакомиться с некоторыми правилами безопасности.

(PDF) Проектирование и реализация специального инвертора привязки к сетке для микросети на основе агентов

Разработка и внедрение специального преобразователя привязки к сетке

Инвертор для микрогрид на основе агентов

H.M. Абдар, член-студент, IEEE, А. Чакраверти, член-студент, IEEE, Д.Х. Мур, член-студент, IEEE, и Д.М.

Мюррей, член-студент, IEEE, К.А. Лопаро, научный сотрудник, IEEE

Аннотация — Сетевые инверторы используются для преобразования мощности постоянного тока

в мощность переменного тока для подключения к существующей электрической сети

и являются ключевыми компонентами в системе микросетей.В этом документе

обсуждается конструкция и реализация сетевого инвертора

для подключения возобновляемых источников, таких как солнечные массивы

, ветряные турбины и накопители энергии, к сети переменного тока в лабораторной микросетевой системе

, а также контролируется реальная и

потоков реактивной мощности. Atmel EVK1100 с микроконтроллером

AVR32UC3A0512 будет использоваться для координации

всех различных функций этого сетевого инвертора.

EVK1100 будет связываться с ПЛК Rockwell через

Ethernet. ПЛК являются частью коммуникационной, управляющей

и сенсорной сети системы микросетей.

Условия индекса — инвертор, сетевой инвертор, микросеть

I. ВВЕДЕНИЕ

Экологические проблемы, такие как глобальное потепление

и изменение климата, вызывают потребность в

увеличенном проникновении распределенных возобновляемых ресурсов

в следующее поколение электросети.

Экологически безопасное производство и хранение электроэнергии,

наряду с энергетической политикой и нормативными актами меняют характеристики

электрических сетей и электроснабжения. Как результат

, микросети предоставляют уникальную возможность для

интегрировать возобновляемые ресурсы в систему распределения

. Микрориды — это мелкомасштабные версии централизованных систем электроснабжения

, где в меньшем масштабе распределены генераторы

и возобновляемые источники энергии, такие как ветровые турбины

, солнечные панели и накопители энергии, которые обеспечивают электроэнергию

ближе к точке использования.Помимо предоставления

возможности снизить воздействие на окружающую среду за счет более широкого использования возобновляемых ресурсов

, микросети имеют возможность

улучшить качество электроэнергии, эффективность сети, надежность и экономичность

.

Эта работа поддержана грантом

Министерства энергетики США, DE-EE0000275.

Х. М. Абдар работает в Университете Кейс Вестерн Резерв, Кливленд, Огайо,

44106, США (hxm173 @ case.эду).

А. Чакраверти работает в Университете Кейс Вестерн Резерв, Кливленд,

Огайо, 44106, США ([email protected]).

Д. Х. Мур из Университета Кейс Вестерн Резерв, Кливленд, Огайо,

44106, США ([email protected]).

Дж. М. Мюррей работает в Университете Кейс Вестерн Резерв, Кливленд, Огайо,

44106, США ([email protected]).

К. А. Лопаро из Университета Кейс Вестерн Резерв, Кливленд, Огайо,

44106, США (kal4 @ case.эду).

Преобразование между переменным током и постоянным током — важная проблема

в системе микросетей. Возобновляемая энергия Источники

обычно вырабатывают электроэнергию постоянного тока, в то время как традиционная электросеть

основана на выработке, передаче и распределении электроэнергии

переменного тока. Следовательно, мощность DC

должна быть преобразована в мощность переменного тока, чтобы подключить

возобновляемые источники к стандартной системе питания переменного тока.

Кроме того, в батареях, например, мощность переменного тока в сети должна быть преобразована

в постоянный ток для хранения энергии.Преобразование мощности постоянного тока

в переменный ток выполняется «инвертором», а преобразование

из мощности переменного тока в постоянный ток выполняется «выпрямителем»

.

Инвертор — это электрическое устройство, которое преобразует постоянный ток

(DC) в переменный ток (AC) [1]; сигнал переменного тока

может иметь любое требуемое напряжение и частоту с использованием

соответствующих трансформаторов, схем переключения и управления.

На рис. 1 показана схема силовой цепи однофазного мостового инвертора

с источником напряжения.Четыре переключателя (в двух ножках)

используются для генерации сигнала переменного тока на выходе из

источника постоянного тока. Можно использовать любой полупроводниковый переключатель, например IGBT,

MOSFET или BJT. Диоды, включенные параллельно переключателям

, называются диодами обратной связи. Они подают энергию

обратно в источник постоянного тока в случае индуктивных нагрузок, когда главный выключатель

выключен. Особый вид инвертора, используемый

для подключения возобновляемого ресурса к сети переменного тока, называется

— сетевым (синхронным) инвертором, который описан в следующем разделе

.

Рис. 1. Схема силовой цепи однофазного полномостового инвертора

на базе IGBT.

II. СЕТЕВЫЕ ИНВЕРТОРЫ

Сетевой инвертор (GTI) — это специальный тип инвертора

, который преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока для подключения к

E

978-1-4673-1835-8 / 12 / $ 31.00 © 2012 IEEE

Проектирование схемы инвертора на солнечной энергии в сети

Поскольку энергетические ограничения становятся все более очевидными, солнечная фотоэлектрическая система производства электроэнергии привлекает все большее внимание.Постоянный ток, генерируемый солнечными элементами и ветряными генераторами, должен быть инвертирован инверторами перед объединением в сеть. Таким образом, конструкция солнечных инверторов в сети определяет, будет ли солнечная фотоэлектрическая система работать разумно, эффективно и экономично.

• Принцип структуры инвертора Solar On Grid

Структура связующего инвертора солнечной сети представлена ​​на следующей схеме, состоящей из внешних инверторов постоянного / постоянного тока и внутренних инверторов постоянного / переменного тока.Основной принцип заключается в том, что постоянный ток низкого напряжения преобразуется в постоянный ток высокого напряжения с помощью технологии высокочастотного преобразования и проходит через схему инвертора промышленной частоты для преобразования в переменный ток 220 В. Такая структура имеет такие достоинства, как простая схема, небольшие потери из-за инверторного источника питания без нагрузки, большая выходная мощность, высокая эффективность инверсии, высокая стабильность и небольшие искажения.

Основная схема солнечного инвертора на сетке представлена ​​на следующей схеме.Микросхема SPWM с двусторонним выходом, управляемая модулем DC / DC, генерирует сигналы PWM с переменной продолжительностью включения, чтобы управлять полярностью тиристора, который управляет подключением и отключением, и, в конечном итоге, управлять формой выходного сигнала.

• Модули управления DC / DC инверторов для солнечных сетей

Микросхема управления ШИМ применяется исключительно для управления полевым МОП-транзистором с P-канальным питанием. Выходное управление основной микросхемы управления является двухтактным и может напрямую управлять МОП-транзистором.Он состоит из схемы блокировки по пониженному напряжению, схемы управления плавным пуском, защелок PWM. Помимо защиты от сверхтоков и регулировки частоты, он ограничивает максимальную продолжительность включения. Два выхода подключены к двум МОП-транзисторам для управления подключением и отключением. Чтобы повысить эффективность управления высокочастотным повышением постоянного / постоянного тока и повысить точность высокочастотной модуляции, для инвертора разработана схема обнаружения, которая определяет выходной ток и напряжение и обеспечивает обратную связь по ним. к управляющей микросхеме.

• Модули управления DC / AC для солнечных инверторов в сети

Цепи определения напряжения и тока сети на инверторах

(1) Цепь обнаружения перехода через нуль для сетевых напряжений

Переменный ток, преобразованный солнечным инвертором, должен иметь идентичное напряжение и частоту, что и в электросети, перед подключением. Следовательно, выходное напряжение должно подвергаться фазовой автоподстройке. Выходное напряжение посылает сигналы через синусоидальные волны, в то время как управляющий чип может идентифицировать только сигналы уровня TTL.Необходимо преобразовать синусоидальные сигналы одной цепи в сигналы уровня TTL. Если обнаруживаемое напряжение сети превышает ноль, схема будет выдавать высокие электрические уровни. Схема обнаружения перехода через ноль электросети представлена ​​на следующей схеме.

Квадратные сигналы, принимаемые схемой обнаружения пересечения нуля электросети, передаются на вывод захвата микросхемы DSP через схему инвертирования Шмитта. Затем блок захвата запускает отключение и запускает фазовую синхронизацию после обнаружения увеличения.

(2) Цепь обнаружения переменного тока

В цепи обнаружения переменного тока используется датчик тока с обратной связью, как показано на следующей схеме. Переменный ток измеряется в электрической изоляции в соответствии с принципом замкнутого контура Холла. Когда переменный ток проходит через датчик, датчик преобразует электрические сигналы в сигналы напряжения и отправляет их в схему обработки сигналов. После обработки эти сигналы передаются на вывод микросхемы DSP. Схема обработки состоит из схемы RC-фильтра и двух групп интегральных схем развязки OPA.

Схема управления, схема сбора сигнала и схема возбуждения переключающей трубки солнечных инверторов на сетке нуждаются в разных адаптивных источниках питания. Таким образом, для питания этих цепей должен быть предусмотрен независимый источник питания. Напряжения проектируемых вспомогательных источников питания включают +15 В, -15 В и + 5 В. Принята топографическая структура постоянного / постоянного тока с односторонним обратным ходом, обеспечивающая стабильную и надежную работу. Основная схема вспомогательного источника питания приведена на следующей схеме.