مبدأ عمل العاكس المتصل بالشبكة الشمسية

بالإضافة إلى وظيفة تحويل DC-AC، يجب أن يمتلك العاكس المتصل بالشبكة الشمسية أيضًا وظيفة MPPT لمصفوفة خلايا الشمسية ووظائف الحماية المختلفة. تقوم مصفوفة خلايا الشمسية بتوصيل الطاقة إلى الشبكة الكهربائية من خلال عاكس PWM الموجي. يتم تحديد الطاقة المرسلة من العاكس المتصل بالشبكة الشمسية إلى الشبكة الكهربائية بواسطة طاقة مصفوفة خلايا الشمسية وظروف أشعة الشمس المحلية في الوقت المحدد. الآن، أصبحت تقنية العاكس الكهربائي ناضجة جدًا، والدائرة الرئيسية للعاكس الكهربائي موضحة في الشكل التالي.

يظهر دائرة تشغيل نظام الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة في الشكل 2. V_ص يعني جهد الخرج لعكس الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة. فولت_في يعني جهد الشبكة. R تعني مقاومة السلك و L تعني المحول المتسلسل. I_مع يعني التيار الذي يتم إعادته إلى الشبكة. لضمان أن يكون معامل القدرة للتيار المرتجع دائمًا 1، يجب أن تكون مرحلة التيار المرتجع وجهد الشبكة متسقة. بالإشارة إلى جهد الشبكة V'._في, ثم مرحلة الـ I_مع و الخامس_في يجب أن تكون متسقة. V_ر, يجب أن يكون الجهد عند طرفي المقاومة الداخلية R متسقًا مع جهد شبكة الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن طور V'_ل, جهد الطرفين للمفاعل، أقل من جهد V_ر. طور وسعة V'_ص يمكن حسابه بواسطة الصيغة:

في_ص=أنا_مع x (R + ωL) +V_في

في المعادلة: ω تشير إلى التردد الزاوي لشبكة المرافق.

في الدائرة الفعلية لـ العاكس الشمسي المتصل بالشبكة، يتم اكتشاف الطور والفترة والسعة لـ V_u بواسطة مستشعر الجهد. نظرًا لصعوبة الحصول على قيمة R في النظام الفعلي، يجب الحصول على طور تيار التغذية الراجعة I_z من خلال التغذية الراجعة السلبية للتيار. يتم حساب زاوية الطور لتيار التغذية الراجعة I_z بالإشارة إلى طور شبكة المرافق. يجب اكتشاف I_z بواسطة محول التيار من وقت لآخر لضمان توافق I_z مع جهد الشبكة. بهذه الطريقة، يمكن تحقيق توليد الطاقة الراجعة مع معامل القدرة 1.

يتم استخدام المعالج الدقيق بشكل أساسي لاختبار طور الجهد في الوقت الحقيقي، والتغذية الراجعة والتحكم في طور التيار، وتتبع أقصى طاقة لمصفوفة الخلايا الشمسية وتتبع إشارة PWM الموجية الجيبية في الوقت الحقيقي. عملية عمله كالتالي: من خلال مستشعر جهد هول، يتم إرسال الجهد وطور شبكة المرافق إلى محول A/D للمعالج الدقيق. ثم، سيقوم المعالج الدقيق بمقارنة طور تيار التغذية الراجعة وطور جهد شبكة المرافق. سيتم تعديل إشارة الخطأ بواسطة PID ثم إرسالها إلى وحدة تعديل عرض النبضة (PWM). بهذه الطريقة، تكتمل عملية التغذية الراجعة للطاقة مع معامل القدرة 1. وظيفة رئيسية أخرى للمعالج الدقيق هي تحقيق أقصى طاقة خرج لمصفوفة الخلايا الشمسية. يمكن حساب طاقة خرج مصفوفة الخلايا الشمسية من خلال الكشف عن جهد الخرج والتيار لمصفوفة الخلايا الشمسية بشكل منفصل بواسطة مستشعر الجهد والتيار، ثم ضرب هذين القيمتين المكتشفتين. بعد ذلك، يجب حساب دورة عمل خرج PWM. هذا في الواقع لتعديل جهد التغذية الراجعة للحصول على أقصى طاقة محسّنة.

استنادًا إلى الشكل 2، يمكن اكتشاف أنه عندما V_ص تتغير السعة، وسيختلف زاوية الطور φ بين تيار التغذية المرتدة من العاكس المتصل بالشبكة الشمسية وجهد الشبكة. نظرًا لأن التحكم في الطور الحالي يتم تحقيقه، سيتم تحقيق التحكم في فك الارتباط بين الطور والسعة، مما سيجعل عملية العمل للميكروبروسيسور أبسط. بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا أخذ حالة عمل نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة في الاعتبار تحت حالة انقطاع الطاقة. في نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة الشائع، عندما يتوقف إمداد الطاقة من الشبكة العامة، سيتوقف العاكس المتصل بالشبكة الشمسية عن العمل.

مبدأ العمل: عندما يتوقف مصدر الطاقة من شبكة المرافق، ستبقى جانب الشبكة في حالة قصر دائرة. في هذا الوقت، سيبدأ العاكس الشمسي المتصل بالشبكة في وظيفة الإنتاج الذاتي بسبب مشكلة الحمل الزائد. عندما يتم اكتشاف حالة الحمل الزائد بواسطة المعالج الدقيق، سيقوم بحظر إشارة SPWM وسيقوم بتشغيل قاطع الدائرة المتصل بشبكة الطاقة. إذا كانت مجموعة خلايا الطاقة الشمسية قادرة على إنتاج الطاقة، سيعمل العاكس الشمسي المتصل بالشبكة بشكل منفصل، مما يمكن التحكم فيه بسهولة. كل ما يحتاجه هو معرفة حالة التغذية الراجعة السلبية لجهد التيار المتردد. سيقوم المعالج الدقيق بالكشف عن جهد الخرج للعاكس الشمسي المتصل بالشبكة ومقارنته مع جهد المرجع (عادةً 220 فولت). ثم، سيتحكم في دورة عمل خرج PWM لتحقيق عملية عكسية وتشغيل جهد مستقر.

الشرط المسبق لضمان تشغيل الجهد المستقر هو أن مجموعة خلايا الشمسية يمكن أن توفر طاقة كافية في ذلك الوقت. إذا كانت الحمولة مرتفعة جدًا أو كانت ظروف ضوء الشمس سيئة، فلن يتمكن العاكس الشمسي المتصل بالشبكة من إخراج طاقة كافية، وبالتالي سينخفض الجهد الطرفي لمجموعة خلايا الشمسية. بعد ذلك، سينخفض جهد التيار المتردد الناتج، مما سيسبب حالة حماية من الجهد المنخفض. عندما يعود إمداد الطاقة من الشبكة إلى الوضع الطبيعي، سيتحول تلقائيًا إلى حالة التغذية الراجعة.