通信铁塔太阳能光伏逆变器并网布置探讨

通信铁塔厂家谈论太阳能光伏逆变器并网的布局和安全
为了实现其潜力,光伏系统必须提高发电效率以降低每千瓦的成本。众所周知,太阳能电池是将太阳辐射转化为电能的基本效率。光伏厂商还设计了下一代逆变器,通过增加诊断等功能来提高功率和效率、智能化和功能化。最新的趋势是多串技术:由多个串连接到单个逆变器上的一系列连接太阳能电池,每个串都有自己的最大功率点跟踪(MPPT)装置,以便最大限度地发电。太阳能电池不容易使用。电池开路,额定输出电压约为0.6伏:通常每个太阳能电池板最多有72个电池,形成44伏开路。短路电池可以输出一定的电流。这些限制之间的某一点,电池将一定的电压和电流下输出最大功率。此最大功率点随运行条件(如投射的太阳辐射水平)而变化,因此逆变器必须跟踪此点以保持最大效率。设计人员依靠电压和电流传感器即时收集数据,并通过软件算法实现这一点。
逆变器的输出电流一般为15~50arm,通过传感器测量脉宽调制(PWM)正弦波控制器的反馈输出,从而测量进入电网的电量。控制器主要采用微处理器或数字信号处理器。这些处理器配备+5V电源,并与电子控制系统的其他有源元件共享工作基准电压。LEM的HMS电流传感器由+5V电源供电。内部参考电压(2.5 V)由一个单独的引脚提供,这使得它们易于与DSP或微处理器一起使用。然而,它们也能承受这些dsp的外部参考电压(1.5到2.8伏之间),并从中产生自己的参考电压。这使得整个应用程序更加高效,并有助于消除计算误差时的参考漂移。
太阳能电池板中使用的逆变器通过变压器或无变压器直接连接设计与电网相连。根据布局,前者可以采用工频变压器或高频变压器作为逆变电路的内部隔离点。基于低频变压器的电路提供内部保护,可以防止直流电注入交流电网,但变压器本身的损耗会导致效率损失。由于IGBT交换不准确等原因,逆变器的交流输出可能存直流分量。逆变器控制电路中使用的电流传感器的直流偏移量显示为输出电路的直流分量,因此偏移量应最小化。电网可接受的直流电源受到非常严格的限制。设计人员面临的问题不仅是这些限制因国家而异,而且有些限制表示为额定电流的百分比(例如0.5%),有些限制表示为低至20mA的绝对限制(英国标准)。所有情况下,都必须非常大的交流电流中测量非常小的直流电流,并且偏移和漂移最小。
另一个安全问题是漏电。没有变压器的配置中,太阳能电池板的漏电容或人体的阻抗任何情况下都有一条接地路径。利用剩余电流检测装置(RCD)检测不安全接地电流,或重新使用合适规格的电流传感器,将RCD功能嵌入逆变器设计中是十分必要的。通过这种方法,系统可以标准规定的不同安全等级(数MA)下(交流和直流)启动和运行,并能承受太阳能电池装置与附近地面之间电容产生的强交流接地电流。
当今的太阳能逆变器布局要求基于电流传感器的紧凑、低成本和可靠的接地电流检测方案。CT系列传感器是lem公司专门设计的。它们是不同的电流装置,额定范围为100mA、200mA和400mA,额定电流下提供5V的线性输出。额定电流的80%和90%条件下,响应时间不得超过20ms和60ms。高科技设计(“磁通门”)是准确测量低偏移或漂移条件下非常小的直流或交流电流的关键,尤其是高达18kHz的直流和交流电流。CT产品可安装PCB板上,体积小、重量轻、通孔便于相线通过。安装PCB上的CAS/CaSR/cksr电流传感器采用相同的闭环磁通门技术隔离测量交直流电流。它们的额定范围为6至50臂,最高测量值为额定值的3倍,频率可达300kHz(+/-3dB)。根据最新的逆变器设计趋势,特别设计了以下几个方面的改进:共模干扰、温度漂移(偏置和增益的最大零温度漂移为7到30ppm/K,取决于型号)、响应时间(小于0.3微秒)、绝缘水平、+5V电源和紧凑的尺寸。
为了与电网同步,必须控制逆变器的输出。逆变器必须输出正弦波交流电,因此应尽可能地降低谐波,并对电网一侧的电流变化做出快速响应。这里使用的传感器必须具有快速响应时间和低零点漂移。减少温度变化引起的零点漂移也有助于减少对复杂补偿算法的需要。相反,通过传感器监测MPPT逆变器的直流输入,电流的相位变化较小,可以采用低成本的开环传感器。
未连接到电网的逆变器,如备用系统的可充电电池,不受国家电网的影响,但必须满足许多相同的安全和效率要求。
光伏逆变器设计师必须遵守的规范可能会变得更加严格。例如,与限制直流电源输入电网一样,可以就逆变器输出电流总谐波的允许水平达成某种共识。目前,各地根据布局有很多限制。这就要求电网频率远高于50或60赫兹时进行精确的电流测量。
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