Biến tần thuộc về một nhóm lớn các bộ chuyển đổi tĩnh, bao gồm nhiều loại hiện nay.'thiết bị của có thể“chuyển thành”các thông số điện ở đầu vào như điện áp, tần số để tạo ra đầu ra tương thích với yêu cầu của tải.

Nói chung, biến tần là thiết bị có khả năng chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều và khá phổ biến trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp và truyền động điện.Kiến trúc và thiết kế của các loại biến tần khác nhau thay đổi tùy theo từng ứng dụng cụ thể, ngay cả khi mục đích cốt lõi của chúng là giống nhau (chuyển đổi DC sang AC).

1.Bộ biến tần độc lập và kết nối lưới

Bộ biến tần được sử dụng trong các ứng dụng quang điện về mặt lịch sử được chia thành hai loại chính:

:Biến tần độc lập

:Biến tần nối lưới

Bộ biến tần độc lập dành cho các ứng dụng mà nhà máy PV không được kết nối với mạng phân phối năng lượng chính.Biến tần có khả năng cung cấp năng lượng điện cho các tải được kết nối, đảm bảo sự ổn định của các thông số điện chính (điện áp và tần số).Điều này giữ chúng trong giới hạn được xác định trước, có thể chịu được các tình huống quá tải tạm thời.Trong tình huống này, biến tần được kết hợp với hệ thống lưu trữ pin để đảm bảo cung cấp năng lượng ổn định.

Mặt khác, các bộ biến tần nối lưới có thể đồng bộ hóa với lưới điện mà chúng được kết nối vì trong trường hợp này, điện áp và tần số là“áp đặt”bằng lưới chính.Các bộ biến tần này phải có khả năng ngắt kết nối nếu lưới điện chính bị hỏng để tránh mọi nguồn cung cấp ngược có thể xảy ra cho lưới điện chính, điều này có thể gây nguy hiểm nghiêm trọng.

Hình 1 - Ví dụ về hệ thống độc lập và hệ thống nối lưới.Hình ảnh lịch sự của Biblus.

2. Vai trò của tụ điện xe buýt là gì

Mục đích của biến tần là biến đổi điện áp dạng sóng DC thành tín hiệu AC để cấp nguồn vào tải (ví dụ: lưới điện) ở tần số nhất định và với góc pha nhỏ (φ ≈0).Một mạch đơn giản hóa cho Điều chế độ rộng xung đơn cực (PWM) một pha được hiển thị trong Hình2 (sơ đồ chung tương tự có thể được mở rộng sang hệ thống ba pha).Trong sơ đồ này, một hệ thống PV, hoạt động như một nguồn điện áp DC với một số điện cảm nguồn, được định hình thành tín hiệu AC thông qua bốn công tắc IGBT song song với các điốt quay tự do.Các công tắc này được điều khiển tại cổng thông qua tín hiệuPWM, thường là đầu ra của IC so sánh sóng mang (thường là sóng hình sin có tần số đầu ra mong muốn) và sóng tham chiếu ở tần số cao hơn đáng kể (thường là sóng tam giác). ở mức 5-20kHz).Đầu ra của IGBT được định hình thành tín hiệu AC phù hợp để sử dụng hoặc đưa vào lưới thông qua việc áp dụng các cấu trúc liên kết khác nhau của bộ lọc LC.

Được trích dẫn

Hình 2: Điều chế độ rộng xung (PWM) một phathiết lập biến tần.Các công tắc IGBT, cùng với bộ lọc đầu ra LC, định hình tín hiệu đầu vào DC thành tín hiệu AC có thể sử dụng được.Điều này gây ra mộtgợn sóng điện áp có hại trên các thiết bị đầu cuối PV.Xe buýttụ điện có kích thước để giảm gợn sóng này.

Hoạt động của IGBT tạo ra điện áp gợn sóng ở cực của mảng PV.Sự gợn sóng này có hại cho hoạt động của hệ thống PV, vì điện áp danh định cấp cho các cực phải được giữ ở điểm công suất tối đa (MPP) của đường cong IV để thu được nhiều công suất nhất.Một gợn sóng điện áp trên các cực PV sẽ làm dao động nguồn điện được lấy từ hệ thống, dẫn đến

sản lượng điện trung bình thấp hơn (Hình 3).Một tụ điện được thêm vào bus để làm giảm gợn sóng điện áp.

Hình 3: Một gợn sóng điện áp được đưa vào các cực PV bằng sơ đồ biến tần PLC sẽ làm dịch chuyển điện áp áp dụng ra khỏi điểm công suất tối đa (MPP) của mảng PV.Điều này tạo ra sự gợn sóng trong công suất đầu ra của mảng sao cho công suất đầu ra trung bình thấp hơn MPP danh nghĩa

Biên độ (cực đại đến cực đại) của gợn sóng điện áp được xác định bởi tần số chuyển mạch, điện áp PV, điện dung bus và độ tự cảm của bộ lọc theo:

Ở đâu:

VPV là điện áp DC của tấm pin mặt trời,

Cbus là điện dung của tụ điện bus,

L là độ tự cảm của cuộn cảm bộ lọc,

fPWM là tần số chuyển mạch.

Phương trình (1) áp dụng cho một tụ điện lý tưởng ngăn cản điện tích chạy qua tụ điện trong quá trình sạc và sau đó phóng điện năng lượng nằm trong điện trường không có điện trở.Trong thực tế, không có tụ điện nào là lý tưởng (Hình 4) mà được cấu tạo từ nhiều phần tử.Ngoài điện dung lý tưởng, chất điện môi không có điện trở hoàn hảo và một dòng điện rò nhỏ chạy từ cực dương sang cực âm dọc theo điện trở shunt hữu hạn (Rsh), bỏ qua điện dung điện môi (C).Khi dòng điện chạy qua tụ điện, các chân, lá và chất điện môi không dẫn điện hoàn hảo và có một điện trở nối tiếp tương đương (ESR) nối tiếp với điện dung.Cuối cùng, tụ điện lưu trữ một số năng lượng trong từ trường, do đó có một điện cảm nối tiếp tương đương (ESL) nối tiếp với điện dung và ESR.

Hình 4: Mạch tương đương của một tụ điện chung.Một tụ điện làbao gồm nhiều phần tử không lý tưởng, bao gồm điện dung điện môi (C), điện trở shunt không vô hạn thông qua chất điện môi đi qua tụ điện, điện trở nối tiếp (ESR) và độ tự cảm nối tiếp (ESL).

Ngay cả trong một thành phần tưởng chừng đơn giản như tụ điện, vẫn tồn tại nhiều thành phần có thể bị hỏng hoặc xuống cấp.Mỗi yếu tố này có thể ảnh hưởng đến hoạt động của biến tần, cả ở phía AC và DC.Để xác định mức độ suy giảm ảnh hưởng của các thành phần tụ điện không lý tưởng đến gợn sóng điện áp được đưa vào các đầu cực PV, một bộ biến tần cầu H đơn cựcPWM (Hình 2) đã được mô phỏng bằng SPICE.Các tụ lọc và cuộn cảm được giữ ở mức tương ứng là 250µF và 20mH.Các mô hình SPICE cho IGBT bắt nguồn từ công trình của Petrie và cộng sự. Tín hiệu điều khiển các công tắc IGBT, được xác định bởi một bộ so sánh và mạch so sánh đảo ngược tương ứng cho các công tắc IGBT phía cao và phía thấp.Đầu vào cho bộ điều khiển PLC là sóng mang hình sin 9,5V, 60Hz và sóng tam giác 10V, 10kHz.