หลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกริดพลังงานแสงอาทิตย์

นอกจากฟังก์ชันการแปลง DC-AC แล้ว อินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกริดพลังงานแสงอาทิตย์ยังต้องมีฟังก์ชัน MPPT ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์และฟังก์ชันการป้องกันต่างๆ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ส่งพลังงานไปยังกริดพลังงานผ่านอินเวอร์เตอร์ PWM คลื่นไซน์ พลังงานที่ส่งจากอินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกริดพลังงานแสงอาทิตย์ไปยังกริดพลังงานจะถูกกำหนดโดยพลังงานของแผงเซลล์แสงอาทิตย์และสภาพแสงแดดในท้องถิ่นในช่วงเวลาที่เฉพาะเจาะจง ขณะนี้ เทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์พลังงานได้พัฒนาอย่างมาก และวงจรหลักของอินเวอร์เตอร์พลังงานแสดงในรูปภาพด้านล่าง.

วงจรการทำงานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบเชื่อมต่อกับกริดแสดงในรูปที่ 2. V_พี หมายถึงแรงดันไฟฟ้าขาออกของอินเวอร์เตอร์โซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อกับกริด V_ใน หมายถึงแรงดันไฟฟ้าของกริด R หมายถึงความต้านทานของสายไฟ และ L หมายถึงรีแอคเตอร์แบบอนุกรม I_กับ หมายถึงกระแสที่ถูกส่งกลับไปยังกริด เพื่อให้แน่ใจว่าค่ากำลังไฟฟ้าของกระแสย้อนกลับมีค่าเท่ากับ 1 เสมอ เฟสของกระแสย้อนกลับและแรงดันกริดจะต้องสอดคล้องกัน โดยอ้างอิงจากแรงดันกริดที่ V'_ใน, แล้วระยะของ I_กับ และ วี_ใน จะต้องสอดคล้องกัน V_อาร์, แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วสองของความต้านทานภายใน R จะต้องสอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าของกริดพลังงาน นอกจากนี้ เฟสของ V'_ล, แรงดันที่ขั้วสองขั้วของรีแอคเตอร์ต่ำกว่าที่แรงดัน V_อาร์. เฟสและแอมพลิจูดของ V'_พี สามารถคำนวณได้โดยสูตร:

ใน_พี=ฉัน_กับ x (R + ωL) +วี_ใน

ในสูตร: ω หมายถึงความถี่เชิงมุมของกริดพลังงาน.

ในวงจรจริงของ อินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกับกริดพลังงานแสงอาทิตย์ ค่าเฟส ช่วงเวลา และแอมพลิจูดของ V_u จะถูกตรวจจับโดยเซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้า เนื่องจากการหาค่าตัว R ในระบบจริงเป็นเรื่องยาก เฟสของกระแสไฟฟ้าตอบกลับ I_z จะต้องได้มาจากการตอบกลับกระแสไฟฟ้าลบ มุมเฟสของกระแสไฟฟ้าตอบกลับ I_z จะคำนวณโดยอ้างอิงจากเฟสของกริดไฟฟ้า I_z จะถูกตรวจจับโดยหม้อแปลงกระแสเป็นระยะ ๆ เพื่อให้แน่ใจว่า I_z สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าของกริด ด้วยวิธีนี้ การผลิตพลังงานตอบกลับที่มีปัจจัยกำลัง 1 สามารถทำได้.

ไมโครโปรเซสเซอร์ถูกใช้หลักในการทดสอบเฟสแรงดันไฟฟ้าแบบเรียลไทม์, การตอบกลับและควบคุมเฟสกระแส, ติดตามพลังงานสูงสุดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์และติดตามสัญญาณ PWM รูปคลื่นไซน์แบบเรียลไทม์ ขั้นตอนการทำงานมีดังนี้: ผ่านเซ็นเซอร์แรงดันฮอลล์, แรงดันไฟฟ้าและเฟสของกริดไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังตัวแปลง A/D ของไมโครโปรเซสเซอร์ จากนั้นไมโครโปรเซสเซอร์จะเปรียบเทียบเฟสกระแสที่ตอบกลับและเฟสแรงดันไฟฟ้าของกริดไฟฟ้า สัญญาณข้อผิดพลาดจะถูกปรับโดย PID และจากนั้นส่งไปยังโมดูลเลเตอร์ความกว้างพัลส์ (PWM) ด้วยวิธีนี้กระบวนการตอบกลับของพลังงานที่มีปัจจัยกำลัง 1 จะเสร็จสมบูรณ์ ฟังก์ชันหลักอีกอย่างของไมโครโปรเซสเซอร์คือการทำให้เกิดการส่งออกพลังงานสูงสุดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ พลังงานที่ส่งออกจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถคำนวณได้โดยการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าและกระแสของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แยกกันโดยเซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้าและกระแส และจากนั้นคูณค่าที่ตรวจจับได้ทั้งสองนี้ จากนั้นจะต้องคำนวณรอบการทำงานของ PWM นี่คือการปรับแรงดันไฟฟ้าที่ตอบกลับเพื่อให้ได้พลังงานสูงสุดที่เหมาะสมที่สุด.

จากรูปที่ 2 สามารถค้นพบได้ว่าเมื่อ V_พี เมื่อการเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูดเกิดขึ้น มุมเฟส φ ระหว่างกระแสย้อนกลับของอินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกับกริดโซลาร์เซลล์และแรงดันกริดจะเปลี่ยนแปลงด้วย เนื่องจากการควบคุมย้อนกลับของเฟสกระแสได้รับการดำเนินการ การควบคุมการแยกเฟสและแอมพลิจูดจะถูกดำเนินการ ซึ่งจะทำให้กระบวนการทำงานของไมโครโปรเซสเซอร์ง่ายขึ้น นอกจากนี้ สถานะการทำงานของระบบโซลาร์พีวีเชื่อมต่อกริดภายใต้สภาพไฟฟ้าดับก็จะต้องพิจารณาด้วย ในระบบโซลาร์พีวีเชื่อมต่อกริดทั่วไป เมื่อการจ่ายไฟของกริดสาธารณะหยุดลง อินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกริดโซลาร์เซลล์จะหยุดทำงาน.

หลักการทำงาน: เมื่อการจ่ายไฟจากกริดของสาธารณูปโภคหยุดลง ด้านกริดจะอยู่ในสถานะลัดวงจร ในขณะนี้ อินเวอร์เตอร์โซลาร์กริดไทจะเริ่มฟังก์ชันการผลิตเองเนื่องจากปัญหาการโหลดเกิน เมื่อสถานการณ์การโหลดเกินถูกตรวจพบโดยไมโครโปรเซสเซอร์ มันจะบล็อกสัญญาณ SPWM และจะกระตุ้นเบรกเกอร์วงจรที่เชื่อมต่อกับกริดไฟฟ้า หากแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถส่งพลังงานออกมาได้ อินเวอร์เตอร์โซลาร์กริดไทจะทำงานแยกต่างหาก ซึ่งสามารถควบคุมได้ง่าย มันเพียงแค่ต้องทราบสถานะการตอบกลับเชิงลบของแรงดันไฟฟ้า AC ไมโครโปรเซสเซอร์จะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าขาออกของอินเวอร์เตอร์โซลาร์กริดไทและเปรียบเทียบกับแรงดันอ้างอิง (ปกติคือ 220V) จากนั้นมันจะควบคุมรอบการทำงานของ PWM เพื่อให้เกิดการกลับขั้วและการทำงานที่มีแรงดันคงที่.

เงื่อนไขเบื้องต้นเพื่อให้การทำงานที่มีแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรคือแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถให้พลังงานเพียงพอในขณะนั้น หากโหลดสูงเกินไปหรือสภาพแสงแดดไม่ดี อินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกับกริดจะไม่สามารถส่งออกพลังงานได้เพียงพอและแรงดันไฟฟ้าที่ปลายทางของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะลดลง จากนั้นแรงดันไฟฟ้า AC ที่ส่งออกจะลดลงซึ่งจะทำให้เกิดสถานะการป้องกันแรงดันต่ำ เมื่อแหล่งจ่ายไฟของกริดกลับมาเป็นปกติ มันจะเปลี่ยนไปสู่สถานะการตอบกลับโดยอัตโนมัติ.