Envèstisè yo jwe yon wòl enpòtan nan sistèm jenerasyon pouvwa fotovoltaik, konvèti aktyèl dirèk (DC) ki te pwodwi pa panno fotovoltaik nan kouran altènatif (AC) apwopriye pou koneksyon gri oswa itilizasyon chaj. Devlopman nan teknoloji varyateur te toujou ap evolye pou satisfè kondisyon ki pi wo efikasite, pi bon kalite pouvwa, ak pi ba pri. Twa - nivo varyateur teknoloji se youn nan avansman enpòtan nan domèn sa a.
Konsèp nivo nan varyateur refere a nivo vòltaj yo itilize pou transmisyon siyal oswa konvèsyon enèji. Yon varyateur de - nivo gen sèlman de nivo vòltaj, segondè ak ba, ki se senp nan konsepsyon ak apwopriye pou aplikasyon pou pri ki ba -. Sepandan, twa - varyateur nivo entwodui yon vòltaj mitan - pwen, bay twa nivo vòltaj, ki pèmèt pou kontwòl vòltaj pi rafine epi li gen plizyè avantaj enpòtan nan nivo sistèm lan.1.
1.Siyifikasyon twa-nivo teknoloji
Nan ane 1980 yo, Japonè Nabae te pwopoze yon sikwi varyateur twa nivo ki baze sou blocage dyod. Estrikti topolojik tipik li yo montre nan figi sa a. Chak pon pon nan kous la tout antye varyateur konpoze de 4 izole Gate Bipolè Transistors (IGBTs) ak 6 dyod.
Malgre ke twa -sikwi a se relativman pi konplèks nan topoloji, konpare ak sikwi a tradisyonèl de-nivo ki ka sèlman pwodiksyon wo ak ba nivo, sikwi sa a nouvo varyateur ka pwodiksyon nivo segondè ak ba nan vire -sou nan tib yo anwo ak pi ba yo, ak pwodiksyon zewo nivo nan efè a blocage nan twa nivo dyod eta yo. Se poutèt sa, yo rele sa yon sikwi varyateur twa-nivo.
Pran chanjman potansyèl nan pwen mitan an nan pon an varyateur nan Faz A nan figi sa a kòm yon egzanp pou yon ti tan dekri siyifikasyon an espesifik nan twa nivo yo.
- Lè de IGBT yo sou bra pon A-faz la ap kondui, potansyèl nan pwen A a se menm jan ak otobis pozitif la, ki se U/2. Vòltaj platfòm estrès ke chak IGBT pote se U/2, jan yo montre nan Loop 1.
- Lè de IGBT bra pon pi ba A-faz pon pon an ap mennen, potansyèl nan pwen A a se menm ak potansyèl otobis negatif, ki se -U/2, ak vòltaj platfòm estrès chak IGBT sibi U/2, jan yo montre nan bouk 2.
- Lè dezyèm IGBT sou bra pon A-faz la ak dyod blocage bypass la ap kondui, pon varyateur faz A{-faz la nan yon eta freewheeling, ak potansyèl la nan pwen A se menm jan ak sa ki nan mitan bis la, ki se 0, jan yo montre nan bouk 3.
Soti nan twa sikui kondiktè faz A ki dekri pi wo a, li ka konnen ke potansyèl la nan pwen A ka prezante twa nivo: U/2, 0, ak -U/2, kidonk li rele yon eta twa-nivo.2.
2.Komen Twa - Topoloji Nivo
2.1NPC1 Topoloji
Topoloji NPC1 (Neutral - Pwen - Clamped) se youn nan twa topoloji ki pi klasik nan nivo -. Li optimize distribisyon pèt la ak amelyore EMI lè li optimize chemen aktyèl la ak mekanis konvèsyon nivo zewo -.
Anba kondisyon varyateur, pèt NPC1 yo sitou konsantre nan tib yo T1 / T4, ki gen ladan pèt kondiksyon ak pèt chanje. T2/T3 se nan eta nòmalman louvri, ak pèt la se sitou pèt kondiksyon. D5/D6 kondwi pandan komitasyon, ak pèt li yo gen ladan pèt kondiksyon ak pèt rekiperasyon ranvèse.
Anba kondisyon redresman, pèt yo sitou konsantre nan tib D1 / D4 ak tib T2 / T3. Tib D1/D4 gen pèt kondiksyon ak pèt rekiperasyon ranvèse, pandan y ap tib T2/T3 jenere pèt kondiksyon ak pèt chanje pandan komitasyon. Kontrèman, D2 / D3 ak D5 / D6 tib sèlman gen pèt kondiksyon.
2.2 NPC2 Topoloji
Topoloji NPC2 a se yon amelyorasyon ki baze sou topoloji NPC1. Nan NPC2, yo itilize yon pè IGBT ak emetteur oswa pèseptè komen ak anti - dyod paralèl pou ranplase dyod blocage nan NPC1, diminye kantite dyod pa de. Nan NPC2, tib T1/T4 pote vòltaj otobis la plen, ak tib T2/T3 pote mwatye nan vòltaj otobis la.
Nan kondisyon varyateur la, nan mwatye pozitif - sik la, T2 rete nòmalman louvri, ak T1 ak D3 komite; nan mwatye sik negatif -, T3 rete nòmalman louvri, epi T4 ak D2 chanje.
Nan kondisyon an redresman, pwosesis la komutasyon tou se menm jan ak sa yo ki nan NPC1, men akòz estrikti nan diferan nan pati nan blocage, distribisyon an pèt se diferan de sa yo ki nan NPC1. Anjeneral, nan ranje frekans mwayen - ak ba - chanje -, pèt total topoloji NPC2 a pi ba pase topoloji NPC1 la.
2.3ANPC Topoloji
Topoloji ANPC (Active Neutral - Point - Clamped) fòme lè w ranplase dyod blocage yo nan NPC1 ak IGBT ak anti - dyod paralèl. Li elaji de zewo - chemen komitasyon nivo, ak nan seleksyon an ak kontwòl nan zewo - chemen komitasyon nivo yo, distribisyon pèt plis balanse ak pi piti enduktans bouk komitasyon ka reyalize.3.
3.Metòd kontwòl twa - envèstisè nivo
3.1Voltage kontwòl
3.1.1DC - Side Voltage Kontwòl
Nan yon sistèm jenerasyon pouvwa fotovoltaik, li nesesè pou kenbe estabilite vòltaj bò DC - varyateur la. Voltaj bò DC - se sitou bay panno fotovoltaik yo. Akòz enfliyans nan faktè tankou entansite limyè ak tanperati, vòltaj pwodiksyon an nan panno fotovoltaik yo ap varye. Se poutèt sa, yon estrateji kontwòl vòltaj bò DC - nesesè. Metòd souvan itilize yo enkli lè l sèvi avèk yon konvètisè boost oswa yon konvètisè boost buck - devan varyateur la pou ajiste vòltaj bò DC - a yon valè ki estab. Pou egzanp, lè vòltaj pwodiksyon an nan panno fotovoltaik yo pi ba pase valè ki nesesè yo, konvètisè a ranfòse ka ogmante vòltaj la; lè li pi wo, konvètisè boost buck - ka ajiste vòltaj la nan nivo ki apwopriye a.
3.1.2Mitan - Kontwòl Potansyèl Pwen
Nan twa varyateur nivo -, fluctuation potansyèl nan mitan - pwen se yon pwoblèm komen, espesyalman nan topoloji kalite NPC -. Fluctuasyon potansyèl nan mitan - pwen pral afekte bon jan kalite fòm vag vòltaj pwodiksyon an ak fyab aparèy la. Gen anpil metòd pou kontwole potansyèl pwen - mitan an. Yon metòd se ajoute yon eleman mòd komen - nan siyal modulasyon an. Pou egzanp, nan metòd sinusoidal batman - lajè modulation (SPWM), yon sèten vòltaj mòd komen - ajoute nan vòltaj referans a ajiste tan an chaje ak dechaje nan kondansateur nan mitan - pwen, konsa tankou kenbe estabilite nan potansyèl la nan mitan - pwen. Yon lòt metòd se sèvi ak yon sistèm kontwòl fidbak pou detekte potansyèl pwen mitan - epi ajiste eta chanjman varyateur la selon devyasyon pou reyalize balans potansyèl pwen mitan -.4.
3.2 Kontwòl aktyèl la
3.2.1 Grid - Kontwòl Aktyèl Konekte
Pou kadriyaj - envèstisè fotovoltaik konekte, li nesesè asire ke aktyèl pwodiksyon an se nan menm frekans ak faz ak vòltaj la kadriyaj. Sa a se reyalize atravè yon kadriyaj - estrateji kontwòl aktyèl konekte. Yon metòd komen se sèvi ak yon faz - bouk fèmen (PLL) pou senkronize aktyèl pwodiksyon an ak vòltaj griy la. PLL a ka byen vit epi avèk presizyon swiv frekans lan ak faz nan vòltaj la kadriyaj. Dapre pwodiksyon PLL la, yon kontwolè aktyèl fèt, tankou yon kontwolè pwopòsyonèl - entegral (PI) oswa yon kontwolè pwopòsyonèl - sonan (PR). Kontwolè aktyèl la ajiste vòltaj pwodiksyon varyateur la dapre devyasyon ki genyen ant aktyèl referans ak aktyèl pwodiksyon aktyèl la pou asire ke aktyèl pwodiksyon an satisfè kondisyon koneksyon kadriyaj -.
3.2.2 Sòti aktyèl kontwòl Harmonik
Anplis de sa nan asire menm frekans ak faz kòm vòltaj la kadriyaj, li nesesè tou kontwole kontni an Harmony nan aktyèl pwodiksyon an. Kòm mansyone pi wo a, twa - varyateur nivo gen pi ba pwodiksyon aktyèl kontni Harmony pase de - varyateur nivo, men nan kèk gwo - senaryo aplikasyon presizyon, plis kontwòl Harmony toujou bezwen. Sa a ka reyalize pa optimize estrateji modulasyon an. Pou egzanp, lè l sèvi avèk espas - batman vektè - modulasyon lajè (SVPWM) olye de SPWM tradisyonèl yo ka diminye kontni an Harmony nan aktyèl pwodiksyon an. Anplis de sa, kèk algoritm kontwòl avanse, tankou manje Harmony - kontwòl avanse ak milti - kontwòl konpansasyon Harmony, ka itilize tou pou diminye plis kontni an Harmony nan pwodiksyon aktyèl la.5.
4.Avantaj twa - envèstisè nivo konpare ak de - envèstisè nivo
4.1 Ond pwodiksyon vòltaj
Pwodiksyon fòm ond vòltaj la pa sikwi varyateur de -nivo:
Pwodiksyon fòm ond vòltaj la pa yon sikwi varyateur twa -nivo:
Prensip debaz yon varyateur twa-nivo se sèvi ak plizyè nivo pou fè sentèz yon vag etap pou apwoksimatif yon vòltaj pwodiksyon sinusoidal. Akòz gen yon nivo pwodiksyon anplis konpare ak yon varyateur de-nivo, vag PWM li pwodui pi pre yon fòm ond sinusoidal. De figi ki anwo yo se yon konparezon pwodiksyon fòm ond PWM yo pa de-nivo ak twa-envèstisè nivo. Li ka entwitif distenge ke pwodiksyon an ond PWM pa twa -nivo varyateur la pi pre sinis epi li gen mwens kontni rid.6.
4.2 Chanje Pèt
Nan yon sikwi varyateur twa-nivo, de IGBT pataje vòltaj otobis DC U a. Vòltaj la pote pa chak IGBT sou pon an se mwatye nan vòltaj la opinyon sou bò DC, U/2. Nan yon sikwi varyateur de -nivo, yon sèl IGBT pote vòltaj otobis DC a, ak vòltaj la pote chak IGBT sou pon an se dirèkteman vòltaj la antre sou bò DC a, se sa ki, U. Se poutèt sa, nan yon sikwi varyateur twa -nivo, IGBT la pote mwatye vòltaj la nan de - nivo a nan konmansman an nan yon sèl nan kondiksyon nan - koupe. Sa a detèmine ke pèt chanjman twa-nivo IGBT a pi piti anpil pase de-nivo youn nan.7.
4.3 Segondè Frekans
Nivo vòltaj aplikasyon an afekte IGBT ki wo -vòltaj, ki detèmine frekans yo ak vitès chanjman yo pi piti anpil pase IGBT ki ba yo. Sepandan, sistèm twa-nivo a pèmèt aplikasyon segondè-frekans IGBT ki ba-. Konpare ak filtè pouvwa aktif, nivo frekans chanje dirèkteman reflete pa sèlman vitès konpansasyon, men tou lajè frekans konpansasyon posib. Pi wo bann frekans kote frekans chanjman an ye, Pi laj gwoup frekans filtraj ke yon filtè ka chwazi pou aplike, pi etwat li ta dwe; okontrè, pi etwat la li ta dwe8.
4.4 Konparezon Kantitatif
Evolisyon nan liy pwodwi SMA a se yon bon prèv.
- Pwodui teknoloji de-nivo: Seri Sunny Tripower.
- Twa-pwodwi teknoloji nivo: Sunny Highpower Series.
Soti nan done ki nan de graf ki anwo yo, li ka jwenn ke efikasite maksimòm de pwodwi yo -nivo teknoloji varyateur fotovoltaik se 98.1%, ak efikasite nan Ewòp se 97.8%. Efikasite maksimòm twa -nivo pwodwi varyateur fotovoltaik teknoloji yo ka rive jwenn 99.1%, pandan y ap an Ewòp li ka 98.8%. Lè w konpare de a, li ka jwenn ke efikasite nan twa pwodwi teknoloji nivo yo te ogmante pa 1%9.
5.Tandans Devlopman Future
5.1 Entegrasyon ak nouvo materyèl semi-conducteurs
Ak devlopman nan teknoloji semi-conducteurs, nouvo materyèl semi-conducteurs tankou carbure Silisyòm (SiC) ak nitrure Galyòm (GaN) piti piti ap aplike nan varyateur. Materyèl sa yo gen pi wo mobilite elèktron, pi wo vòltaj pann, ak pi ba sou - rezistans pase materyèl Silisyòm tradisyonèl yo. Entegre twa - nivo varyateur teknoloji ak nouvo materyèl semi-conducteurs ka plis amelyore pèfòmans nan varyateur. Pou egzanp, lè l sèvi avèk MOSFET SiC nan twa - varyateur nivo ka diminye pèt la chanje ak pèt kondiksyon nan aparèy yo, amelyore efikasite nan varyateur la, ak ogmante frekans nan chanje, ki se fezab nan plis diminye gwosè a ak pwa nan varyateur la ak amelyore dansite pouvwa li yo.
5.2 Entelijans ak Dijitalizasyon
Nan tan kap vini an, twa - envèstisè nivo yo pral pi entelijan ak dijitalize. Avèk devlopman teknoloji mikwo-elektwonik ak teknoloji kontwòl dijital, varyateur yo ka ekipe ak kontwolè dijital ak detèktè pi avanse. Kontwolè dijital sa yo ka aplike algoritm kontwòl pi konplèks, tankou kontwòl adaptasyon, kontwòl prediksyon, ak dyagnostik - fay ak kontwòl pwòp tèt ou - reparasyon. Detèktè yo ka kontwole estati fonksyònman varyateur la nan tan reyèl -, tankou tanperati, vòltaj, aktyèl, ak eta sante aparèy. Atravè algoritm entèlijan ak siveyans tan reyèl -, varyateur la ka ajiste paramèt fonksyònman li yo selon sitiyasyon aktyèl la, amelyore efikasite ak fyab sistèm nan, epi reyalize siveyans aleka ak jesyon entelijan.
5.3 Pi wo - vòltaj ak pi wo - aplikasyon pou pouvwa
Kòm echèl jenerasyon enèji fotovoltaik la ap kontinye elaji, demann pou pi wo - vòltaj ak pi wo - varyateur pouvwa ap ogmante tou. Twa - teknoloji varyateur nivo gen potansyèl pou satisfè demann sa a. Lè w optimize topoloji ak estrateji kontwòl twa - envèstisè nivo yo, epi w ap itilize aparèy ki wo - vòltaj -, vòltaj pwodiksyon ak pouvwa twa varyateur nivo - yo ka ogmante plis. Sa a se yon gwo siyifikasyon pou gwo - echèl plant elektrik fotovoltaik ak segondè - vòltaj - transmisyon - liy - konekte sistèm jenerasyon fotovoltaik, ki ka diminye kantite varyateur ki nesesè yo, senplifye estrikti sistèm lan, epi redwi pri an jeneral nan sistèm lan.10.
- Yu, Chengzhuo, 2023, Kontwòl yon varyateur PWM 3 nivo pou sistèm jenerasyon fotovoltaik ki konekte nan griy -.
- Zhihu, Eksplikasyon sou siperyorite teknoloji twa-nivo.
- Ki pa -rezo, prensip sikwi twa-nivo ak analiz topoloji sikwi komen.
- Antouzyaste elektwonik, T-tip twa-griy fotovoltaik nivo-konekte konplo konsepsyon varyateur.
- Tang, Yao, 2023, Konsepsyon ak kontwòl nan twa -nivo T- kalite varyateur pou aplikasyon pou gwo pouvwa.
- Antouzyast elektwonik, Yon konparezon avantaj ki genyen nan twa-nivo ak de-nivo sistèm.
- CSDN, Diferans ant de-nivo ak twa-nivo.
- Baidu Wenku, Konparezon ant de-nivo ak twa-nivo.
- SMA, Done pwodwi ki soti nan sit entènèt ofisyèl SMA a.
- Qitian Power, Twa-nivo topoloji paralèl varyateur.
