Tá ról ríthábhachtach ag inverters i gcórais ghiniúna cumhachta fótavoltach, agus an sruth díreach (DC) a ghineann painéil fhótavoltach a thiontú go sruth ailtéarnach (AC) atá oiriúnach le haghaidh nasc greille nó úsáid ualaigh. Tá forbairt na teicneolaíochta inverter ag teacht chun cinn i gcónaí chun freastal ar riachtanais éifeachtacht níos airde, cáilíocht cumhachta níos fearr, agus costas níos ísle. Tá teicneolaíocht inverter trí leibhéal - ar cheann de na dul chun cinn tábhachtacha sa réimse seo.
Tagraíonn an coincheap leibhéal in inverters don leibhéal voltais a úsáidtear le haghaidh tarchur comhartha nó comhshó fuinnimh. Níl ach dhá leibhéal voltais ag inverter dhá -, ard agus íseal, atá simplí i ndearadh agus oiriúnach d'fheidhmchláir ar chostas íseal -. Mar sin féin, tugann trí inverters leibhéal - pointe lár voltais - isteach, ag soláthar trí leibhéal voltais, a cheadaíonn rialú voltais níos míne agus tá roinnt buntáistí suntasacha ag leibhéal an chórais1.
1.An bhrí atá le teicneolaíocht trí -leibhéal
Sna 1980í, mhol an scoláire Seapánach Nabae ciorcad inverter trí leibhéal bunaithe ar chlampáil dé-óid. Léirítear a struchtúr topological tipiciúil san fhigiúr seo a leanas. Tá gach droichid den chiorcad iomlán inverter comhdhéanta de 4 Trasraitheoirí Dépholacha Geata Inslithe (IGBTanna) agus 6 dé-óid.
Cé go bhfuil an ciorcad inverter trí leibhéal sách níos casta ó thaobh topology, i gcomparáid leis an gciorcad inverter traidisiúnta dhá leibhéal nach féidir ach leibhéil ard agus ísle a aschur, is féidir leis an gciorcad inverter nua seo leibhéil ard agus íseal a aschur trí chasadh na feadáin uachtaracha agus íochtaracha, agus leibhéal nialasach aschuir trí éifeacht clampála an dé-óid idirmheánach, trí staid iomlán trí leibhéal. Dá bhrí sin, tugtar ciorcad inverter trí leibhéal air.
Tóg an t-athrú féideartha ag lárphointe ghéag droichead an inverter de Chéim A san fhigiúr seo a leanas mar shampla chun cur síos achomair a dhéanamh ar bhrí shonrach na dtrí leibhéal.
- Nuair a bhíonn an dá IGBT ar ghéag droichid na céime A-ag seoladh, tá an poitéinseal ag pointe A mar an gcéanna le poitéinseal an bhus dheimhneach, is é sin U/2. Is é an voltas ardán struis a bhíonn ar gach IGBT ná U/2, mar a thaispeántar i Lúb 1.
- Nuair a bhíonn an dá IGBT den ghéag droichid íochtair den ghéag droichid chéim A-ag seoladh, tá an poitéinseal ag pointe A mar an gcéanna leis an bpoitéinseal bus diúltach, is é sin -U/2, agus is é U/2 an voltas ardán struis a fhulaingíonn gach IGBT, mar a thaispeántar i lúb 2.
- Nuair a bhíonn an dara IGBT ar an lámh droichead céim A- agus an dé-óid clampála sheachbhóthar ag seoladh, tá an droichead inverter céim A- i stát saor-roth, agus tá an poitéinseal ag pointe A mar an gcéanna leis an gceann ag lárphointe an bhus, is é sin 0, mar a thaispeántar i lúb 3.
Ó na trí chiorcad seoltaí de chéim A a bhfuil cur síos déanta orthu thuas, is féidir a fhios gur féidir leis an bpoitéinseal ag pointe A trí leibhéal a léiriú: U/2, 0, agus -U/2, dá bhrí sin tugtar staid trí leibhéal air.2.
2.Common Three - Topology Level
2.1NPC1 Topology
Tá topology NPC1 (Neodrach - Pointe - Clamped) ar cheann de na trí - topology leibhéal is clasaiceach. Uasmhéadaíonn sé dáileadh na gcaillteanas agus feabhsaíonn sé EMI tríd an meicníocht tiontaithe leibhéal conair reatha agus nialas - a bharrfheabhsú.
Faoi choinníollacha inverter, tá caillteanais NPC1 comhchruinnithe go príomha sna feadáin T1/T4, lena n-áirítear caillteanais seolta agus caillteanais aistrithe. Tá T2/T3 sa stát oscailte de ghnáth, agus is é caillteanas seolta go príomha an caillteanas. Seoltar D5/D6 le linn cómhalartaithe, agus áirítear lena chaillteanais caillteanais seolta agus caillteanais aisghabhála droim ar ais.
Faoi choinníollacha ceartúcháin, tá na caillteanais dírithe go príomha i bhfeadáin D1/D4 agus feadáin T2/T3. Tá caillteanais seolta agus aisghabhála droim ar ais ag feadáin D1/D4, agus gineann feadáin T2/T3 caillteanais seolta agus caillteanais lasctha le linn cómhalartaithe. I gcodarsnacht leis sin, níl ach caillteanais seolta ag feadáin D2/D3 agus D5/D6.
2.2 NPC2 Topology
Is feabhas é topology NPC2 atá bunaithe ar thoipeolaíocht NPC1. I NPC2, úsáidtear péire IGBTanna le hastaírí nó bailitheoirí coitianta agus dé-óidí comhthreomhara frith - chun na dé-óidí clampála a athsholáthar i NPC1, ag laghdú líon na dé-óid faoi dhó. I NPC2, iompraíonn feadáin T1/T4 voltas iomlán an bhus, agus iompraíonn feadáin T2/T3 leath de voltas an bhus.
I riocht an inverter, sa timthriall leath deimhneach -, fanann T2 oscailte de ghnáth, agus tá T1 agus D3 ag cómhalartú; sa leath-thimthriall diúltach -, fanann T3 ar oscailt de ghnáth, agus tá T4 agus D2 ag cómhalartú.
Sa riocht ceartúcháin, tá an próiseas cómhalartaithe cosúil leis an NPC1 freisin, ach mar gheall ar struchtúr difriúil na coda clampála, tá an dáileadh caillteanais difriúil ó dháileadh NPC1. Go ginearálta, sa raon minicíochta aistrithe meánach - agus íseal - -, tá caillteanas iomlán na topology NPC2 níos ísle ná an topology NPC1.
2.3Tipeolaíocht ANPC
Cruthaítear topology ANPC (Gníomhach Neodrach - Pointe - Clampáilte) trí IGBTanna agus dé-óidí frith - comhthreomhara a chur in ionad na dé-óidí clampála i NPC1. Leathnaíonn sé dhá chosán cómhalartaithe leibhéal náid -, agus trí na cosáin comaitéireachta leibhéal nialais - a roghnú agus a rialú, is féidir dáileadh caillteanas níos cothroime agus ionduchtacht lúb comaitéireachta níos lú a bhaint amach3.
Modhanna 3.Control Trí - Inverters Leibhéal
3.1 Rialú Voltage
3.1.1DC - Rialú Taobhvoltais
I gcóras giniúna cumhachta fótavoltach, is gá cobhsaíocht voltas taobh DC - an inverter a choimeád. Soláthraíonn na painéil fhótavoltach an taobh-voltas DC - go príomha. Mar gheall ar thionchar fachtóirí cosúil le déine solais agus teocht, luaineoidh voltas aschuir na bpainéal fótavoltach. Mar sin, tá gá le straitéis rialaithe voltais taobh DC -. Áirítear ar na modhanna a úsáidtear go coitianta úsáid a bhaint as tiontaire treisithe nó tiontaire treisithe buck - os comhair an inverter chun an taobhvoltas DC - a choigeartú go luach cobhsaí. Mar shampla, nuair a bhíonn voltas aschuir na bpainéal fótavoltach níos ísle ná an luach riachtanach, is féidir leis an tiontaire treisithe an voltas a mhéadú; nuair a bhíonn sé níos airde, is féidir leis an tiontaire treisithe buck - an voltas a choigeartú go dtí an leibhéal cuí.
3.1.2 Lár - Rialú Poitéinseal Pointe
I dtrí - inverter leibhéal, is fadhb choitianta í an luaineacht phoitéinsil lárphointe -, go háirithe i dtopeolaíochtaí de chineál NPC -. Cuirfidh an luaineacht phoitéinsil lárphointe - isteach ar cháilíocht tonnchruth an voltais aschuir agus ar iontaofacht an ghléis. Tá go leor modhanna ann chun an cumas lárphointe - a rialú. Modh amháin is ea comhpháirt mód coitianta - a chur leis an gcomhartha modhnúcháin. Mar shampla, sa mhodh modhnú leithead sinusoidal cuisle - (SPWM), cuirtear voltas mód coitianta áirithe - leis an voltas tagartha chun am muirir agus urscaoilte an toilleora lárphointe - a choigeartú, ionas go gcoimeádtar cobhsaíocht an acmhainn lárphointe -. Modh eile is ea córas rialaithe aiseolais a úsáid chun an poitéinseal lárphointe - a bhrath agus staideanna lasctha an inverter a choigeartú de réir an diall chun cothromaíocht phoitéinsil lárphointe - a bhaint amach4.
3.2 Rialú Reatha
3.2.1Greille - Rialú Reatha Nasctha
I gcás inverters fótavoltach atá nasctha le greille -, is gá a chinntiú go bhfuil an sruth aschuir ar an minicíocht agus ar an gcéim chéanna leis an voltas greille. Baintear é seo amach trí straitéis rialaithe reatha atá nasctha le greille -. Modh coiteann is ea lúb ghlas phas - (PLL) a úsáid chun an sruth aschuir a shioncronú le voltas na greille. Is féidir leis an PLL minicíocht agus céim an voltas greille a rianú go tapa agus go cruinn. Bunaithe ar aschur an PLL, déantar rialtóir reatha a dhearadh, mar rialtóir comhréireach - dhílis (PI) nó rialtóir comhréireach - athshondach (PR). Coigeartaíonn an rialtóir reatha voltas aschuir an inverter de réir an diall idir an sruth tagartha agus an sruth aschuir iarbhír chun a chinntiú go gcomhlíonann an sruth aschuir na ceanglais nasctha - greille.
3.2.2Aschur Rialú Armónach Reatha
Chomh maith leis an minicíocht agus an chéim chéanna leis an voltas greille a áirithiú, is gá freisin ábhar armónach an tsrutha aschuir a rialú. Mar a luadh thuas, tá inneachar armónach sruth aschuir níos ísle ag trí inverter leibhéal - ná dhá inverter leibhéal -, ach i roinnt cásanna feidhmchláir ard-beachtais -, tá gá le tuilleadh rialaithe armónach. Is féidir é seo a bhaint amach tríd an straitéis modhnúcháin a bharrfheabhsú. Mar shampla, trí úsáid a bhaint as spásáil - bíog veicteoir - modhnú leithead (SVPWM) in ionad SPWM traidisiúnta, is féidir ábhar armónach an tsrutha aschuir a laghdú. Ina theannta sin, is féidir úsáid a bhaint as roinnt halgartaim rialaithe chun cinn, amhail rialú ar aghaidh beatha armónach - agus rialú cúitimh armónach il -, chun ábhar armónach an aschuir reatha a laghdú tuilleadh5.
4.Buntáistí Trí - Inverter Leibhéil i gcomparáid le Dhá - Inverter Leibhéil
4.1 Foirm tonn aschuir voltais
Aschur tonnchruth an voltais ag an gciorcad inverter dhá leibhéal:
Aschur tonnchruth an voltais ag ciorcad inverter trí -leibhéal:
Is é bunphrionsabal inverter trí leibhéal ná leibhéil iolracha a úsáid chun céimthonn a shintéisiú chun voltas aschuir sinusóideach a chomhfhogasú. Toisc leibhéal aschuir breise a bheith aige i gcomparáid le-inverter dhá leibhéal, tá an tonn PWM a aschuireann sé níos gaire do thonnfhoirm sinusóideach. Is comparáid iad an dá fhigiúr thuas idir aschur na dtonnfhoirmeacha PWM ag dhá inverter leibhéal agus trí leibhéal. Is féidir a aithint go hintuigthe go bhfuil an t-aschur tonnchruth PWM ag an inverter trí leibhéal níos gaire don sín agus go bhfuil níos lú inneachair ripple aige6.
4.2 Caillteanas a Aistriú
I gciorcad inverter trí leibhéal, roinntear an voltas bus DC U ag dhá IGBT. Is é an voltas a iompraíonn gach IGBT ar ghéag an droichid ná leath den voltas ionchuir ar an taobh DC, U/2. I gciorcad inverter dhá leibhéal, ní iompraíonn ach IGBT amháin voltas an bhus DC, agus is é an voltas a iompraíonn gach IGBT ar an ngéag droichid ná an voltas ionchuir ar an taobh DC, is é sin U. Mar sin, i gciorcad inverter trí leibhéal, iompraíonn an IGBT leath voltas an dá -leibhéal a haon ag tús an mhúchta.{{} agus an ceann seolta. Cinneann sé seo go bhfuil caillteanas aistrithe na dtrí-leibhéal IGBT i bhfad níos lú ná an dá-leibhéal a haon7.
4.3 Minicíocht Ard
Bíonn tionchar ag leibhéal voltais an fheidhmchláir ar IGBTanna ardvoltais, rud a chinneann go bhfuil a minicíocht lasctha agus a luas lasctha i bhfad níos lú ná iad siúd de IGBTanna ísealvoltais. Mar sin féin, cuireann an córas trí leibhéal ar chumas IGBTanna ísealvoltais a chur i bhfeidhm ar mhinicíocht ard. I gcomparáid le scagairí cumhachta gníomhacha, léiríonn an leibhéal minicíochta lasctha go díreach, ní hamháin luas an chúitimh ach freisin leithead an raon minicíochta cúitimh insroichte. Dá airde an banna minicíochta ina bhfuil an minicíocht lasctha suite, Dá leithne an banna minicíochta scagtha is féidir le scagaire a roghnú le cur i bhfeidhm, is é an cúinge ba chóir a bheith; os a choinne sin, an cúinge ba chóir é a bheith8.
4.4 Comparáid Chainníochtúil
Is cruthúnas maith é éabhlóid líne táirge SMA.
- Táirge teicneolaíochta dhá leibhéal: Sunny Tripower Series.
- Táirge teicneolaíochta trí leibhéal: Sunny Highpower Series.
Ó na sonraí sa dá ghraf thuas, is féidir a fháil amach gurb é 98.1% éifeachtacht uasta an dá tháirge inverter fótavoltach teicneolaíochta leibhéal, agus is é 97.8% an éifeachtacht san Eoraip. Féadfaidh éifeachtacht uasta na dtáirgí inverter fótavoltach trí leibhéal teicneolaíochta 99.1% a bhaint amach, agus san Eoraip is féidir leis a bheith 98.8%. Trí chomparáid a dhéanamh idir an dá cheann, is féidir a fháil amach gur tháinig méadú 1% ar éifeachtúlacht na dtrí tháirge teicneolaíochta leibhéal.9.
5. Treochtaí Forbartha sa Todhchaí
5.1 Comhtháthú le hÁbhair Leathsheoltóra Nua
Le forbairt na teicneolaíochta leathsheoltóra, tá ábhair leathsheoltóra nua mar chomhdhúile sileacain (SiC) agus nítríde galium (GaN) á gcur i bhfeidhm de réir a chéile ar inverters. Tá soghluaisteacht leictreon níos airde ag na hábhair seo, voltas miondealú níos airde, agus friotaíocht - níos ísle ná ábhair sileacain traidisiúnta. Má dhéantar trí theicneolaíocht inverter leibhéal - a chomhtháthú le hábhair leathsheoltóra nua, féadfar feidhmíocht na n-inverters a fheabhsú tuilleadh. Mar shampla, trí úsáid a bhaint as SiC MOSFETs i dtrí inverter leibhéal - is féidir le caillteanas aistrithe agus caillteanas seoltaí na bhfeistí a laghdú, éifeachtúlacht an inverter a fheabhsú, agus an minicíocht aistrithe a mhéadú, rud a chabhródh le laghdú breise a dhéanamh ar mhéid agus meáchan an inverter agus feabhas a chur ar a dlús cumhachta.
5.2 Intleacht agus Digiteachú
n amach anseo, beidh trí - inverter leibhéal níos cliste agus níos digitithe. Le forbairt na teicneolaíochta micrileictreonaic agus teicneolaíocht rialaithe digiteach, is féidir inverters a bheith feistithe le rialtóirí digiteacha níos airde agus braiteoirí. Is féidir leis na rialtóirí digiteacha seo algartaim rialaithe níos casta a chur i bhfeidhm, amhail rialú oiriúnaitheach, rialú réamh-mheastacháin, agus diagnóis locht - agus rialú deisiúcháin féin-. Is féidir leis na braiteoirí monatóireacht a dhéanamh ar stádas oibriúcháin an inverter i bhfíor-am -, mar shampla teocht, voltas, reatha, agus stádas sláinte an fheiste. Trí halgartaim chliste agus monatóireacht fíor-ama -, is féidir leis an inverter a paraiméadair oibriúcháin a choigeartú de réir an staid iarbhír, éifeachtúlacht agus iontaofacht an chórais a fheabhsú, agus monatóireacht iargúlta agus bainistíocht chliste a bhaint amach.
5.3 Feidhmchláir Cumhachta Ard-- Voltais agus Níos Airde -
De réir mar a leanann scála na giniúna cumhachta fótavoltach ag leathnú, tá an t-éileamh ar inverters cumhachta níos airde - agus níos airde - ag méadú freisin. Tá an poitéinseal ag teicneolaíocht inverter trí leibhéal - freastal ar an éileamh seo. Trí bharrfheabhsú a dhéanamh ar thipeolaíocht agus straitéis rialaithe na dtrí inverter leibhéal -, agus trí úsáid a bhaint as gléasanna le rátáil ardvoltais -, is féidir an voltas aschuir agus an chumhacht de thrí inverters leibhéal - a mhéadú tuilleadh. Tá tábhacht mhór ag baint leis seo do ghléasraí cumhachta fótavoltach mórscála - agus ard-- voltas - líne tarchurtha - líne - córais ghiniúna fótavoltach nasctha, ar féidir leo líon na n-inverters a theastaíonn a laghdú, struchtúr an chórais a shimpliú, agus costas iomlán an chórais a laghdú.10.
- Yu, Chengzhuo, 2023, Rialú inverter PWM 3 leibhéal do chórais giniúna fótavoltach atá nasctha leis an eangach.
- Zhihu, Míniú ar fheabhas na teicneolaíochta trí leibhéal.
- Prionsabal ciorcad neamh-líonra, trí leibhéal agus anailís topology ciorcad coiteann.
- Díograiseoir leictreonach, scéim deartha inverter nasctha T-clóscríobh a trí-leibhéal de ghreille fótavoltach-.
- Tang, Yao, 2023, Dearadh agus rialú inverter cineál T trí leibhéal interleaved le haghaidh feidhmchlár ardchumhachta.
- Díograiseoir leictreonach, Comparáid idir na buntáistí a bhaineann le córais trí leibhéal agus dhá leibhéal.
- CSDN, An difríocht idir dhá leibhéal agus trí -leibhéal.
- Baidu Wenku, Comparáid idir dhá{0}leibhéal agus trí-leibhéal.
- SMA, sonraí táirge ó láithreán gréasáin oifigiúil SMA.
- Qitian Power, inverter comhthreomhar trí leibhéal topology.
