ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Инверторы

В солнечной энергетической установке (СЭУ) инвертор преобразует напряжение постоян­ного тока, вырабатываемое солнечной батареей или аккумулятором, в напряжение перемен­ного тока требуемой амплитуды и частоты.

Существуют два типа инверторов:

- работающие в автономных источниках (автономные инверторы);

- обеспечивающие подачу энергии в сеть (сетевые инверторы).

В СЭУ инвертор должен обладать следующими характеристиками:

- минимальные потери (кпд не менее 90%);

- возможность отбора максимальной мощности от солнечной батареи (режим МРР);

- высокая надежность и долговечность;

- высокие параметры выходного сигнала;

- минимальное влияние на параметры сети (при работе с сетью).

В автономных инверторах, как правило, выходной сигнал представляет собой перемен­ное напряжение 220 В с частотой 50 (60) Гц, а на входе постоянное напряжение от аккуму­лятора составляет 12,24 или 48 В.

Идеальный автономный инвертор должен иметь следующие свойства:

- пиковая способность (от 2-х до 4-х номинальных мощностей);

- низкие потери в режимах холостого хода и ожидания;

- регулировка выходного напряжения;

- отключение при низком напряжении батарей;

- низкий уровень коэффициента гармоник.

Сетевой инвертор преобразует постоянный ток от солнечных батарей в переменный ток, который поступает в сеть. Принципиальным отличием сетевого инвертора от автоном­ного является то, что в первом случае организуется синхронизация работы инвертора сете­вым напряжением.

Система контроля сетевого инвертора должна защитить от короткого замыкания по по­стоянному току, от потери фазы и т. д. Как правило, на вход сетевого инвертора подается на­пряжение постоянного тока от 350 до 800 В. Эффективность сетевых инверторов составляет более 90%.

Эффективность преобразования инверторов во многом определяется характеристиками силовых ключевых элементов. В инверторах используются:

- МДП-транзисторы;

- ЮВТ-транзисторы (биполярные транзисторы с изолированным затвором);

- тиристоры.

МДП-транзисторы применяются в инверторах мощностью не более 5 кВА. Основное преимущество — низкие потери на высоких частотах. Однако МДП-транзисторы по сво­им предельным энергетическим параметрам значительно уступают биполярным приборам.

Создание ЮВТ-транзисторов позволило решить проблему коммутации больших токов (до сотен ампер) при напряжении —1000 В. При этом входные емкости приборов меньше, чем у мощных МДП-транзисторов, и значение сопротивления канала достигает тысячных долей Ома. Это позволяет создавать инверторы с ЮВТ-транзисторами мощностью до 200 кВт. При небольшой и средней мощности, когда не предъявляются высокие требования к выходному сигналу, в качестве ключевых элементов могут быть использованы тиристоры.

При работе в ФЭС необходимо обеспечить режим отбора максимальной мощности в на­грузку (режим ММР). Эта проблема решается путем использования экстремального регулято­ра (ЭР). В настоящее время кпд, достигнутый в инверторах, как правило, составляет 91.. .94%.

Области применения ФЭС:

- фотоэлектрические станции большой мощности, включенные в энергосистему;

- телерадиокоммуникации для обеспечения автономного и аварийного электропитания;

- сельское хозяйство: насосные станции, автономное питание объектов и т. д.;

- жилищное строительство: автономное и сетевое энергообеспечение жилья, архитек­турные применения — крыши, фасады зданий;

- бытовая техника;

- военная техника;

- катодная защита трубопроводов и т. д.