태양 광 발전은 21 세기에 가장 인기 있는 에너지 기술 분야 중 하나로, 인간의 에너지 위기를 해결하는 중요한 수단 중 하나로 많은 관심을 끌고 있다. 이 문서에서는 태양열 광전지 계통 연계 제어 인버터의 작동 과정을 소개하고 태양열 컨트롤러의 최대 전력 추적 원리, 태양열 광전지 역전기의 계통 연계 원리 및 주요 제어 방법을 분석했습니다. 태양 광 발전은 21 세기에 가장 인기 있는 에너지 기술 분야 중 하나로, 인간의 에너지 위기를 해결하는 중요한 수단 중 하나로 많은 관심을 끌고 있다. 이 문서에서는 태양 광 발전 계통 연계 제어 인버터의 작동 과정을 소개하고 태양 광 컨트롤러의 최대 전력 추적 원리, 태양 광 인버터의 계통 연계 원리 및 주요 제어 방법을 분석합니다. 1 서론: 공업문명이 끊임없이 발전함에 따라, 우리는 에너지에 대한 수요가 갈수록 많아지고 있다. 전통적인 화석 에너지는 더 이상 요구 사항을 충족시킬 수 없다. 에너지 고갈의 딜레마를 피하기 위해 양질의 대체 에너지를 찾는 것이 관심의 이슈가 되고 있다. 재생에너지 (예: 물 에너지, 풍력, 태양열, 조석에너지, 바이오매스 에너지 등) 가 끊임없이 눈에 띈다. 수리발전은 가장 먼저 응용한 재생에너지 발전 형식으로 널리 사용되고 있지만, 환경문제, 안전문제에 대해 의문을 제기한 사람도 있고, 게다가 현재의 수력개발 수준이 높기 때문에 개발을 계속하는 데는 어느 정도 어려움이 있다. 풍력의 이용은 최근 몇 년 동안 뜨거운 이슈였지만, 풍력발전은 안정성이 높지 않고 소음이 크다는 단점이 있어 대규모 연결망이 전기망에 어느 정도 충격을 줄 수 있으며, 어떻게 풍력의 개발과 이용을 효과적으로 통제할 수 있을지는 학계의 관심의 이슈로 남아 있다. (윌리엄 셰익스피어, 윈드버그, 풍력, 풍력, 풍력, 풍력, 풍력, 풍력) 남은 재생에너지 형식 중 태양열 발전 기술은 가장 가치 있는 에너지 형태 중 하나이다. 태양열은 매장량이 풍부하여, 초당 태양이 지구에 210 억 배럴의 석유에 해당하는 에너지를 수송하는데, 이는 전 세계에서 하루 소모되는 에너지와 맞먹는다. 우리나라의 태양에너지 자원도 매우 풍부한데, 구이저우 고원 일부 지역을 제외하고 중국의 대부분 지역은 태양에너지 자원이 풍부한 지역으로, 현재 태양에너지 이용률은 1/1000 미만이다. 그래서 우리나라에서 태양 에너지를 대대적으로 개발할 수 있는 잠재력이 크다. 태양에너지의 이용은' 광열' 과' 광전지' 의 두 종류로 나뉜다. 그중에서도 광열식 온수기는 우리나라에서 광범위하게 응용된다. 광전지는 빛 에너지를 전기로 변환하는 발전 형태이며, 100 여 년 전의' 광생 복타 현상' 에서 기원한다. 태양에너지의 이용은 현재 더 많은 태양광발전 기술을 가리킨다. 광전지 발전 기술은 부하에 따라 분리형과 연결형 두 가지로 나뉜다. 초기 광전지 발전 기술은 태양전지 구성 요소 비용 요인에 의해 제약을 받았으며, 주로 저전력 이탈형 위주로 외진 지역의 무전기망 주민용 전력 문제를 만족시켰다. 광전지 부품 비용이 하락하면서 광전지 발전 비용이 계속 하락하면서 2013 년까지 설치 비용이 WP/1.5 달러로 떨어질 것으로 예상되며, 전기 가격 비용은 6 센트 /(kWh) 로, 광전지 연결망이 가능해질 것으로 예상된다. 계통 연계 형 태양 광 발전 시스템은 점차 주류가되었습니다. 이 문서에서는 주로 계통 연계 형 광전지 발전 시스템의 시스템 구성과 주요 구성 요소의 작동 원리에 대해 설명합니다. 2 계통 연계 형 태양 광 시스템 구조 그림 1 은 계통 연계 형 태양 광 시스템의 구조를 보여줍니다. 계통 연계 형 태양 광 발전 시스템은 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 하나는 태양 전지 구성 요소입니다. 태양을 지구로 전송하는 빛 에너지를 DC 에너지로 변환한다. 둘째, 태양열 제어 인버터 및 계통 연계 설비는 배터리 보드 출력 DC 전력을 전력망에서 받아들일 수 있는 AC 에너지로 전환하는 역할을 합니다. 전력에 따라 태양열 인버터의 출력 형식은 단상 또는 3 상이 될 수 있습니다. 격리 변압기를 가지고 다니거나 격리 변압기를 받을 자격이 없다.
태양열 제어 인버터 및 계통 연계 장비 세트 (주로 컨트롤러, 인버터 및 모니터링 보호 장치 구성 요소 포함). 컨트롤러는 주로 태양전지판의 최대 전력 추적을 실현하고, 인버터는 컨트롤러 출력의 DC 에너지를 안정된 주파수의 AC 전력 공급 전력망으로 변환하는 역할을 하며, 감시 보호 장치는 주로 외딴 섬 효과 보호와 같은 발전 시스템 안전 관련 문제를 담당하고 있으며, 상기와의 통신을 통해 에너지 전송 정보를 적시에 전달한다. 3 태양열 컨트롤러 및 원리 3.1 태양 전지 구성 요소 모델 그림 2 에 표시된 실리콘 광전지 패널의 이상적인 회로 모델입니다.
여기서 Iph 는 광생 전류이고, Iph 값은 광전지 면적, 입사광의 복사도 및 주변 온도와 관련이 있습니다. ID 는 암전류입니다. 태양광이 없는 경우 실리콘 태양전지판의 기본 외부 특성은 일반 다이오드와 유사합니다. 암전류는 광전지가 조명 조건 없이 외전압의 작용으로 PN 매듭이 흐르는 단방향 전류입니다. V 는 개방 전압이고, RS 는 직렬 저항이 일반적으로 1ohm 미만이고, RSH 는 우회 저항이 수십 킬로유로입니다. 광전지의 이상적인 모델은 다음과 같이 표현할 수 있습니다:
여기서 v 는 배터리 보드 열전기입니다.
그림 3 은 특정 조명 조건에서 배터리 보드의 전압 전류 특성을 보여줍니다. 그림자 부분은 해당 조건에서 배터리 보드가 출력할 수 있는 최대 전력입니다. 태양 전지판은 높은 출력 전압 영역에서 낮은 내부 저항 특성을 가지고 있으며, 다양한 등급의 전압원으로 볼 수 있습니다. 낮은 출력 전압 영역에서 이 전원 공급 장치는 높은 내부 저항 특성을 가지며 다양한 등급의 전류 소스로 간주될 수 있습니다. 전압원과 전류원이 만나는 곳은 적절한 조건에서 배터리 보드의 최대 출력 전력입니다. 배터리 보드의 온도가 일정하게 유지되는 경우 이 최대 전력 값은 조명 강도의 변화에 따라 변경되며 최대 전력 추적 요구 사항은 배터리 보드의 작동 시 출력 전력이 매우 큰 조건을 자동으로 추적할 수 있어야 합니다.
3.2 태양열 컨트롤러 회로 토폴로지 4 는 태양열 컨트롤러의 회로 토폴로지로, 원칙적으로 부스터 초퍼와 함께 스위치 S 의 비중을 조정하여 배터리 보드의 등가 부하 임피던스를 조정합니다. 배터리 보드에 대한 최대 전력 추적 기능을 실현하다.
3.3 최대 전력 추적 방법 최대 전력 추적 기술에는 두 가지 기술 경로가 있습니다. 하나는 CVT 기술이며, 배터리 구성 요소 포트 전압을 제어하여 최대 전력 추적을 대략적으로 시뮬레이션합니다. 이 방법은 원리는 간단하지만 추적 정확도가 부족합니다. 두 번째는 MTTP 기술로 광전지 어레이 출력 전력을 실시간으로 감지하고 임피던스를 조정하여 최대 전력 추적을 충족합니다. 현재 태양열 인버터 제조업체가 광범위하게 채택한 MPPT 기술. 현재 일반적으로 사용되는 MTTP 방법에는 두 가지가 있습니다. (a) 간섭 관측 방법 (Pamp；; O): 간섭 관찰법은 일정한 간격으로 전압을 늘리거나 줄이고, 전력 변화 방향을 관찰함으로써 다음 단계의 제어 신호를 결정합니다. 출력 전력이 증가하면 이전 단계의 전압 변화 방향에 따라 전압을 계속 변경하고, 출력 전력이 감소하는 것을 감지하면 전압 변화의 방향을 변경하여 광전지 어레이의 실제 작업점이 현재 최대 전력점에 가까워질 수 있도록 합니다. DC/DC 컨버터를 사용하여 MPPT 제어를 수행하는 경우, 특정 구현 시 듀티 비율에 교란을 가하여 광전지 어레이 출력 전압이나 전류를 조절하여 최대 전력점을 추적하는 목적을 달성해야 합니다. 큰 단계를 사용하여 듀티 비중을 "간섭" 하는 경우 이 추적 알고리즘은 빠른 추적 속도를 얻을 수 있지만, 정상 상태에 도달한 후 광전지 어레이의 실제 작업점은 최대 전력점 근처에서 크게 진동하여 어느 정도의 전력 손실을 초래할 수 있습니다. 작은 단계를 사용하는 것은 정반대입니다. (b) 컨덕턴스 증분 방법 (INC): 태양 전지는 최대 전력점 Pm 에서 dP/dU=0 이고 Pm 의 양쪽 끝에서 dP/dU 는 0 이 아닙니다.
반면
그런 다음
가 있습니다출력 전력을 극대화하려면 (4) 식을 만족시켜 어레이의 컨덕턴스 변화율이 음의 컨덕턴스 값과 같도록 해야 합니다. 먼저 광전지 배열이 주어진 작업점에서 작동한다고 가정하고 광전지 배열의 전압과 전류를 샘플링하여 δ Δv =v (n)-v (n-1 n-1) 및 δ Δi =i (n)-I (n-1 n-1) 를 계산합니다. 여기서 (n) δ v = 0 인 경우 δ I 의 기호를 사용하여 최대 전력 점의 위치를 결정합니다. δ v ≠ 0 이면 δ I/δ v+I/v 의 기호에 따라 판단됩니다.
이 추적법의 가장 큰 장점은 광전지의 조명 강도가 변경될 때 출력 끝 전압이 부드럽게 그 변화를 따를 수 있으며 전압 변동은 교란 관찰법보다 작다는 것입니다. 단점은 알고리즘이 복잡하다는 것입니다. 하드웨어 요구 사항, 특히 감지 요소의 정확도 요구 사항이 높기 때문에 전체 시스템의 하드웨어 비용이 더 높다는 것입니다. 4 태양열 인버터와 그 작동 원리 태양열 인버터의 회로 토폴로지는 그림 5 에 나와 있습니다. 5-a) 는 단상 계통 연계 인버터 회로 토폴로지이고 5-b) 는 3 상 계통 연계 인버터 회로 토폴로지입니다. 회로 토폴로지에서 보면 전압형 제어 인버터 회로에 속한다. 제어 방식에서는 전류 제어 회로에 속한다.
4.1 회로의 기본 작동 원리는 그림 6 의 단상 광전지 인버터 회로 분석입니다.
사인파와 반송파 비교에 따라 S -S 를 제어하고, AC 측 AB 에서 SPWM 파 1 4 를 생성하고, U 에는 기저파 구성요소와 고조파가 포함되어 있으며, L 의 필터 작용에 따라 고조파는 무시할 수 있습니다.
AB AB Su 의 주파수가 전력망과 일치하면 I 도 전력망과 일치하는 사인파입니다. 전원 전압이 일정한 조건에서
AB s I 의 진폭과 위상은 U 의 기저파의 진폭과 위상 결정만으로 회로가 정류, 역변형
을 실현할 수 있다.S AB 및 무효 전력 보상 및 기타 역할. 그림 7 은 회로의 작동 벡터 다이어그램을 보여 줍니다. 여기서 7-a) 는 정류 작동, 7-b) 는 역변형 작동, 7-c) 는 무효 전력 보상 작동, 7-d) I 선행 각도 작동입니다. 단상 태양 광 인버터 작동
S 는 7-b) 상태입니다. 4.2 회로의 기본 제어 방법 광전지 인버터는 역률에 대한 높은 요구 사항을 가지고 있으며, 높은 역률 역변을 정확하게 실현하기 위해서는 출력 전류를 제어해야 하며, 일반적인 전류 제어 방법에는 두 가지가 있습니다. 하나는 간접 전류 제어, 위상 진폭 제어라고도 합니다. 그림 7 의 벡터 관계에 따라 출력 전류를 제어하고, 제어 원리는 간단하지만 정확도가 떨어지며, 일반적으로 사용되지 않습니다. 두 번째는 직접 전류 제어, 전류 명령 제공, 출력 전류 피드백 직접 수집, 이 제어 방법은 제어 정확도가 높고 정확도가 우수하며 시스템 견고성이 우수하여 널리 사용되고 있습니다. 5 모니터링 보호 장치 소개 모니터링 보호 장치의 주요 역할은 발전 설비의 안전과 전력망의 안전을 보호하는 것입니다. 유형 대표, 섬 효과를 정확하게 측정하는 방법도 보호 장치를 모니터링하는 데 중요한 역할을 합니다. 지구, 지능형 전력 관리 및 시스템 상태 감지 보고도 광전지 발전 시스템에 중점을 두어야 할 요소입니다. 5.1 계통 연계 보호 장치 계통 연계 보호 장치는 주로 저전압 보호, 과전압 보호, 저주파 보호, 국가 주파수 보호, 과전류 보호 및 섬 보호 전략 등의 보호 기능을 구현합니다. 일반적으로 대형 광전지 발전소는 시스템 장애 시 즉시 처리할 수 있도록 중복 보호 장치를 설치해야 합니다. 5.2 섬 탐지 기술의 외딴 섬 효과는 그리드 연결 인버터가 전력망에 전원이 꺼졌을 때 그리드 연결 장치가 여전히 압전망의 일부 회선에 전원을 공급하는 상태를 유지한다는 것을 의미합니다. 전력망의 한 영역이 광전지의 외딴 섬 상태에 있을 때 전력망은 더 이상 이 전력섬의 전압과 주파수를 제어하지 않습니다. 외딴 섬 효과는 광전지 발전 시스템과 전력망 간의 재연결에 어려움을 초래할 수 있으며, 동시에 전기 부품 및 개인 안전 위험을 초래할 수 있으므로 외딴 섬 효과는 피해야 합니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 섬명언) 현재 일반적으로 사용되는 고립영역 효과 감지 방법은 주로 수동 감지 방법과 사전 예방 감지 방법의 두 가지입니다. (A) 패시브 아일랜드 탐지: 고립된 섬의 발생은 전력망이 분리될 때의 부하 특성 및 전력망과의 활성 및 무효 전력 교환과 큰 관련이 있습니다. 전기망이 이탈한 후 유공한 파동은 광전지 시스템 포트 전압의 변화를 일으키고, 무효한 파동은 광전지 시스템 출력 주파수의 변화를 일으킬 수 있다. 전력망이 이탈한 후, 공로나 무효의 변동이 뚜렷하다면, 연결망 시스템의 포트 전압이나 출력 주파수를 모니터링함으로써 고립된 섬의 발생을 감지할 수 있다. 이것이 바로 수동형 고립영역 탐지 방법의 원리다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성공명언) 그러나 전기망이 이탈한 후, 만약 공로와 무효의 변동이 모두 작다면, 이 때 수동 감지 방법에는 사각지대가 존재한다.
(B) 활성 고립영역 탐지: 활성 고립영역 탐지 방법에는 AFD (Active Frequency Frequency Distribution) 가 많이 사용됩니다. 기본 원칙은 계통 연계 시스템 출력에 주파수 교란을 추가하는 것입니다. 그리드 연결의 경우 주파수 교란은 큰 그리드에 의해 수정될 수 있지만, 섬이 발생할 경우 주파수 교란이 시스템을 불안정하게 만들어 섬 발생을 감지할 수 있습니다. 이러한 방법에는 "사각 지대 감지" 도 있습니다. 부하 품질 계수가 높을 때 전압 크기 또는 주파수 변경 범위가 특정 값보다 작으면 고립 상태를 감지할 수 없습니다. 또한 주파수 교란은 출력 전류 파형의 왜곡을 유발할 수 있으며, 분석 결과 전력 품질 관리가 필요할 때 주파수의 교란이 고조파 보상 효과에 더 큰 영향을 미칠 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 지능형 전력 관리 및 시스템 상태 모니터링 시스템 대형 광전지 발전소는 외진 지역에 위치해 있어 무인 발전소를 자주 운영한다. 발전소의 전력 출력 및 시스템 작동 상태를 정확하게 측정하기 위해서는 지능형 전력 관리 및 시스템 상태 모니터링 시스템을 구축해야 합니다. 시스템은 컴퓨터 데이터 처리 플랫폼 및 인터넷 기술을 기반으로 분산된 발전 시스템 정보를 데이터 분석 처리를 위해 중앙 집중식 제어 센터로 수집하는 경우가 많습니다. 이 부분의 작동 원리와 시스템 구조는 이 문서에서 자세히 설명하지 않습니다. 6 결론 이 문서에서는 광전지 계통 연계 시스템의 구조를 주로 소개하고 주요 구성 요소의 시스템 상자 다이어그램과 기능을 분석합니다. 최대 전력 추적의 기본 원리를 제공하여 광전지 인버터의 주요 회로 토폴로지 및 제어 방법을 분석했습니다. 태양 광 발전 기술은 사람들의 생활을 완전히 바꿀 수 있는 조양 기술로 아름다운 미래를 가지고 있으며, 우리 * * * 와 함께 태양 광 기술이 내일 인류에게 더 큰 기여를 할 것으로 기대합시다.