ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ. СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Электронные инверторы

Все фотоэлектрические генераторы вырабатывают постоянный ток. Од­нако для последующей работы с произведенной электроэнергией необходимо ее преобразовать в переменный ток и обеспечить получение напряжения, при­годного для изолированных или распределительных электрических сетей.

Для преобразования постоянного тока от фотоэлектрических панелей в переменный ток с заданными напряжением и силой тока обычно используются преобразователи (конвертеры). Далее в случае необходимости напряжение пе­ременного тока (АС) может быть далее преобразовано в трансформаторах. В Центральной и Западной Европе эффективные значения низкого напряжения в трехфазной сети обычно составляют величину Uef =230 /400 V а с частотой у = 50 ГЦ. Напряжение в распределительных сетях составляет обычно - и, фф =22 кВ *, и ,фф =220кВ « и U 1фф =400 кВ.

Для применения на практике производятся следующие инверторы:

- инверторы для работы без подключения к сети;

- инверторы, работающие с сетью.

Под замкнутой сетью мы подразумеваем закрытую локальную сеть, кото­рая не связана с общественной распределительной сетью. Замкнутые инверто­ры генерируют свою собственную частоту, которая соответствует частоте рас­пределительных сетей (в индустриальных странах 50/60 Гц). Таким образом, в этих сетях могут использоваться электрические приборы общего назначения. К примеру, здесь можно упомянуть продукцию компании SMA - Solar Island (Солнечный Остров) в качестве типичных представителей этих инверторов. На рис. П.2.1 показан инвертор компании Suntel с максимальной мощностью 1000 Вт, демонстрировавшийся на выставке в Шанхае в 2005 г.

В последнее время сетевые инверторы приобрели большое значение, осо­бенно в связи с быстрым развитием фотоэлектрических электростанций и сете­вых фотоэлектрических систем. Сетевые инверторы синхронизируют свою час­тоту с частотой распределительной сети. Из соображений безопасности важно незамедлительно отключать инверторы в случае прекращения подачи электро­энергии из распределительной сети. В противном случае инверторы могут по­ставлять электроэнергию в отключенную распределительную сеть, и рабочие, работающих на этих сетях, могут подвергнуться опасности. Типичная зависи­мость качества инвертора от выбранной мощности была представлена ранее на рис. 6.5. Инверторы известных компаний автоматически согласуются с сетью и автоматически отключаются в случае падения напряжения в распределительной сети.

С технической точки зрения инверторы могут быть разделены на две группы; с трансформаторами; и без трансформаторов.

Исторически раньше появились инверторы с трансформаторами. В соот­ветствии со своим названием эти инверторы используют классический транс - 302

форматор для преобразования напряжения. Трансформатор одновременно обеспечивает гальваническую развязку фотоэлектрических панелей от распре­делительной сети. Инверторы с трансформаторами все еще представляют ос­новную номенклатуру современных производств. Они надежны, но в то же время более тяжелы, и затраты на их производство выше, чем на изготовление инверторов без трансформаторов.

Наряду с развитием полупроводниковой силовой техники, увеличением номенклатуры и объема их выпуска, а также с увеличением их надежности воз­растает объем производства инверторов без трансформаторов. Поскольку в этих инверторах входные и выходные цепи гальванически не развязаны, к ним предъявляются более высокие требования по технике безопасности. С другой стороны, более низкий вес и более низкие затраты на производство по сравне­нию с инверторами с трансформаторами - их большое преимущество. В связи с быстрым развитием силовой электроники (например, униполярных транзисто­ров) или вследствие перехода от кремниевой технологии к карбидкремниевой можно ожидать дальнейшее увеличение эффективности инверторов без транс­форматоров.

Рис. П.2.1. Инвертер Suntel для работы вне сети с максимальной мощностью
1000 Вт, демонстрировавшийся на выставке в Шанхае в 2005 г.

По мощности сетевые инверторы могут быть классифицированы как:

- однопанельные инверторы с мощностью обычно до 250 Вт, которые часто устанавливаются непосредственно в контактной коробке фотоэлектриче­ской панели. Эти инверторы обычно снабжаются схемой, обеспечивающей

электрическое согласование параметров инвертора с параметрами фотоэлек­трической панели;

- системные инверторы с мощностью приблизительно 5-6 кВт, рабо­тающие обычно с одной цепью фотоэлектрических модулей, соединенных по­следовательно («в ряд») с максимальным напряжением 1000 В. Эти инверторы обычно оснащаются схемой, которая обеспечивает электрическое согласование параметров инвертора с параметрами фотоэлектрических модулей (устройство максимальной мощности МРРТ). Есть также инверторы, работающие с 2 - 3 схемами, где фотоэлектрические модули соединены последовательно («мульти­рядные»), Каждый «ряд» оснащен схемой МРРТ;

- центральные инверторы имеют обычно мощность приблизительно от 5 кВт до 1 МВт и работают с сотнями соединенных в единую цепь фотоэлектри­ческих модулей («ряды»).

Рис. 18.70 - 18.72 демонстрируют инверторы известных производителей, на рис. 18.99 показан инвертор типа Sunny Boy («Солнечный Мальчик») произ­водства компании SMA, используемый Инженерным факультетом Чешского Университета сельского хозяйства в Праге.