太阳能逆变器

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[音乐播放] 大家好。 我是 Jayanth Rangaraju,今天和我一起的是来自 工业系统团队的Bart Basile。 今天,欢迎您观看我们新的视频系列, 它叫做“轻松实现系统”。 对于我们的太阳能收集而言,今年是创纪录的一年,在全球 增加了大约 40千兆瓦的容量。 其中每个太阳能收集器中的一个 主要系统是光伏逆变器。 光伏逆变器或具有同样用途的 任何种类的逆变器将获取直流电压输入, 并将其转换为交流输出,用于 为家庭或企业中的标准电器和电子 产品供电。 当安装在家庭或企业中时, 光伏逆变器可以连接到电网中,从而 对能耗进行偏置,或者在某些情况下, 甚至可以为公共设施提供能量。 为此,它必须能够将其交流输出 与电网电压进行同步,并符合特定的 安全要求,例如电网 电压消失时的交流输出浪涌关闭。 就像所有其他器件一样,逆变器 采用各种形式和尺寸, 例如微逆变器、串式逆变器、中央逆变器等等。 Bart,您能帮助我们的观看者 了解他们应为他们的太阳能应用考虑哪种 逆变器吗? 传统上而言,有一系列 太阳能电池板连接到一个串式逆变器。 这些逆变器获取约 600 伏的直流输入, 这等于几千瓦的太阳能容量。 用于一个完整串的逆变器需要适当地 调整大小,但它会使转换集中化, 这样在设计正确时能够 使整体太阳能系统安装成本更低。 一种新兴技术是微型光伏逆变器。 它们的大小被设定为与单个电池板相匹配或大约 200 至 300 瓦。 通过分配逆变过程,太阳能阵列 能够适应复杂得多的 屋顶,并且支持安装更小的阵列,它们 通常能够达到串式逆变器的 输入电压。 这里是光伏逆变器的系统方框图。 主要的子系统为数字控制器、 栅极驱动器、隔离和通信。 这太好了。 逆变器的主要功能是将我们 从太阳能电池板收集的直流转换成交流。 Bart,您能简要地向我们的观看者 解释一下逆变器如何能够将直流 电压转换成交流电压吗? 正如您所想象的一样,从直流到交流的 转换在电子世界并非一项微不足道的任务。 逆变器首先需要将输入电压转换成 稳定的可用直流。 这通常具有几百伏的电压, 以便它能够被有效地利用, 从而创建交流波峰值电压。 这些高压差异会在逆变器设计中带来 它们自身的问题。 现代逆变器使用以数字方式控制的 动态降压转换器来生成波形。 通过这种方法,我们可以匹配 电网频率,并且更加有效地 对我们的滤波器进行调优,从而使损耗更小。 数字级具有大量的传感器 输入,用作对控制器的反馈, 以确保生成正确的电压, 并且从直流电源提取最大量的功率。 好的。 这些数字转换器看起来在逆变器中非常重要。 我们的客户如何为他们的光伏逆变器设计选择 正确的控制器? 是的。 控制器选择非常重要,交流逆变器 是系统的核心。 该控制器通常是一个 DSP,能够 处理所有信号输入并以足够 高的速度运行,以保持对不断 变化的降压转换器电压 输出进行严格的控制。 由于大多数控制系统从数字电源架构借鉴而来, 因此使用了类似的器件 -- 真正有助于实现我们的集成高速 ADC 和 PWM输出、板载 协处理器和可靠物理架构的功能。 在 TI,我们拥有专门的数字电源专家团队,他们 可以告诉我们有关为工作选择正确的 DSP 的更多信息。 在大多数电子产品系统中,所有超过 48 伏的 电压都被视为高压。 要在几百伏的电压下运行,需要 什么种类的技术? 在所有电力电子设计中,克服电压 限制是一个大问题。 为了传感和控制这些电压, 我们在 TI 使用电容式隔离器件。 这些器件允许高频信号穿过 电力边界,但会阻止高压直流。 该隔离技术具有较长的 预期寿命以及较低的电磁辐射, 从而使其非常适合工业应用。 在逆变器中,我们还使用隔离式电源, 以便我们可以有效地为隔离 边界另一侧的电子产品供电, 并使用高压 FET 和IGBT 控制电源路径。 由于使用了多个需要对这些隔离 障碍进行控制的高压域,因此电源 架构可能会变得相当复杂。 幸运的是,我们不仅 拥有器件和电源专家,而且拥有 WebBench 和 TI 设计等工具,可帮助您摆脱困境。 对于这些高功率器件,我们的客户 应该考虑什么类型的注意事项? 这些逆变器可以输出千瓦级的功率。 即使在 120 伏,也会产生很大的电流。 对于电源路径控制,我们使用 MOSFET 和 IGBT。 这些器件专用于在很高的电压和电流下进行开关, 这使得它们成为逆变器中数字降压转换器的 理想之选。 使用这些器件的真正关键在于 正确地驱动它们。 输入用作一个电容器, 它必须在每次 FET开关时充电和放电。 按照逆变器的要求对这些器件进行高速 开关时,可能需要几安的电流来正确 驱动它们。 如果它们的开关速度不够快, 那么转换级可能会产生巨大的效率损失。 为了正确地执行它,使用了专用驱动器, 它们将来自控制器的数字 PWM 转换至 FET所需的电流。 随着逆变器技术的不断进步, 会采用更高的开关频率,以便 减小磁性组件的尺寸。 这会导致更快的充电速度以及 FET 及其驱动器的持续改进。 随着当今互联家庭成为如此大的热门 领域,我们的客户可以为监测他们的 逆变器选择什么类型的通信标准? 很多人对查看他们的家用太阳能装置的 实时生产统计信息很感兴趣, 以确保他们的投资会得到回报。 借助我们的众多微控制器中包含的 嵌入式网络,向逆变器添加 Wi-Fi 或以太网并不是艰难的任务。 连接到您的家庭网络之后, 将数据传递到云中以供用户在任何位置查看 仅有一步之遥。 此外,可以使用通信系统来 监视系统,并就可能 需要进行的维护向所有者发出警报。 嗯,幸运的是,我们现在还 可以详细阐述几年来在该市场中 提供支持的一些通信技术。 ZigBee 或 6LoWPAN 等低功耗无线连接 标准可以帮助到达那些难以到达的 位置。 务必查看 ti.com/solarinverter以了解光伏逆变器 系统解决方案。 Bart,感谢您讲解太阳能。
课程介绍 共计4课时,23分44秒

太阳能系统设计变得简单

太阳能 逆变器 系统 设计

欢迎您观看 我们新的视频系列, 它叫做“轻松实现系统”。 对于我们的太阳能收集而言, 今年是创纪录的一年,在全球 增加了大约 40 千兆瓦的容量。 其中每个太阳能 收集器中的一个 主要系统是光伏逆变器。 光伏逆变器或 具有同样用途的 任何种类的逆变器 将获取直流电压输入, 并将其转换为 交流输出,用于 为家庭或企业中的 标准电器和电子 产品供电。 当安装在家庭 或企业中时, 光伏逆变器可以 连接到电网中,从而 对能耗进行偏置, 或者在某些情况下, 甚至可以为 公共设施提供能量

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