Les onduleurs, également appelés conditionneurs et régulateurs de puissance, sont un élément essentiel d'un système photovoltaïque. Leur fonction principale est de convertir le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif pour alimenter les appareils électroménagers. Toute l'électricité produite par les panneaux solaires doit être traitée par l'onduleur avant d'être restituée à l'extérieur.
Un système d'énergie solaire classique se compose de quatre éléments : un panneau solaire, un régulateur de charge, un onduleur et une batterie. Le panneau solaire fournit du courant continu, qui peut être converti en énergie solaire ; le régulateur de charge contrôle principalement la conversion de l'énergie ; l'onduleur transforme le courant continu en courant alternatif, et la batterie, qui stocke principalement l'énergie CA. L'onduleur joue un rôle essentiel dans le système de production d'énergie solaire.
Grâce au circuit en pont complet, un processeur SPWM est généralement utilisé après modulation, filtrage, amplification, etc., pour obtenir la fréquence de charge d'éclairage, la tension nominale et d'autres courants alternatifs sinusoïdaux correspondants pour les utilisateurs finaux du système. Avec un onduleur, une batterie CC peut être utilisée pour alimenter les appareils en courant alternatif. Un système de production d'énergie solaire CA est composé de panneaux solaires, de régulateurs de charge, d'onduleurs et de batteries ; les systèmes de production d'énergie solaire CC n'incluent pas d'onduleurs. Le processus de conversion de l'énergie électrique CA en énergie électrique CC est appelé redressement ; le circuit qui effectue cette fonction est appelé circuit redresseur, et le dispositif qui met en œuvre ce processus est appelé redresseur.
De même, le processus de conversion du courant continu en courant alternatif est appelé inversion. Le circuit qui réalise cette fonction est appelé circuit onduleur, et le dispositif qui réalise ce processus est appelé dispositif onduleur. Le cœur du dispositif onduleur est le circuit de commutation, appelé circuit onduleur. Ce circuit assure la fonction onduleur par la conduction et l'arrêt d'interrupteurs électroniques de puissance. L'activation/désactivation du dispositif de commutation électronique de puissance nécessite certaines impulsions de commande, régulées par la variation d'un signal de tension. Le circuit qui génère et régule ces impulsions est communément appelé circuit de commande ou boucle de régulation. La structure de base d'un dispositif onduleur, outre les circuits onduleur et de commande décrits ci-dessus, comprend des circuits de protection, des circuits de sortie, des circuits d'entrée et des circuits de sortie.
La fonction et le rôle de l'onduleur solaire
L'onduleur assure non seulement la conversion directe en courant alternatif, mais aussi l'optimisation du fonctionnement des cellules solaires et la maintenance du système en cas de panne. Il comprend les fonctions de fonctionnement et d'arrêt actifs, de suivi et de limitation de la puissance maximale, d'anti-fonctionnement autonome (pour les systèmes connectés au réseau), de réglage actif de la tension (pour les systèmes connectés au réseau), de détection de courant continu (pour les systèmes connectés au réseau) et de détection de mise à la terre du courant continu (pour les systèmes connectés au réseau). Voici une brève introduction aux fonctions de fonctionnement et d'arrêt actifs et de suivi de la puissance maximale.
1. Fonctionnement et arrêt actifs : après le lever du soleil, l'intensité du rayonnement solaire augmente progressivement et la puissance de sortie des cellules solaires augmente. Lorsque la puissance de sortie requise par l'onduleur est atteinte, celui-ci se met en marche. Après la mise en marche, l'onduleur surveille la puissance de sortie du module solaire à chaque fois. Si la puissance de sortie du module solaire est supérieure à la puissance de sortie requise par l'onduleur, celui-ci continue de fonctionner jusqu'à l'arrêt au coucher du soleil, même par temps nuageux ou pluvieux. Lorsque la puissance de sortie du module solaire diminue et que la puissance de sortie de l'onduleur est proche de 0, l'onduleur passe en mode veille.
2. Fonction de suivi et de régulation de puissance maximale : la puissance délivrée par le module solaire est transformée par l'intensité du rayonnement solaire et sa température (température de la puce). De plus, la tension du module solaire diminuant avec l'augmentation du courant, le point de charge optimal permettant d'obtenir la puissance maximale est déterminé. L'intensité du rayonnement solaire se déplace, ce qui entraîne un déplacement du point de charge optimal. En raison de ces transformations, le point de charge du module solaire est maintenu au point de puissance maximale, permettant ainsi au système d'obtenir une puissance maximale. Ce contrôle est appelé suivi de puissance maximale. La principale caractéristique de l'onduleur pour système de production d'énergie solaire est sa fonction de suivi de puissance maximale (MPPT).
Paramètres de performance des onduleurs solaires
Il existe de nombreux paramètres et conditions techniques décrivant les performances de l'onduleur, voici seulement une brève description des paramètres techniques couramment utilisés lors de l'évaluation de l'onduleur.
1. les conditions environnementales d'utilisation de l'onduleur, conditions d'utilisation normales de l'onduleur : altitude ne dépassant pas 1000 m, température de l'air -30 ~ +40 ℃.
2. Conditions d'alimentation d'entrée CC, plage de fluctuation de la tension CC d'entrée : ± 15% de la tension nominale de la batterie.
3. La tension de sortie nominale, dans la plage de fluctuation admissible de la tension d'entrée CC spécifiée, indique que l'onduleur doit pouvoir fournir la tension nominale. La précision stable de la tension de sortie nominale est généralement spécifiée comme suit :
(1) En fonctionnement à l'état stable, la plage de fluctuation de tension doit avoir une limite, par exemple, son écart ne doit pas dépasser ±3% ou ±5% de la valeur nominale.
(2) Dans la situation dynamique où il y a un changement soudain de charge ou l'influence d'autres facteurs perturbateurs, son écart de tension de sortie ne doit pas dépasser ±8% ou ±10% de la valeur nominale.
4. Fréquence de sortie nominale, la fréquence de la tension alternative de sortie de l'onduleur doit être une valeur relativement stable, généralement pour la fréquence de 50 Hz. dans des conditions de fonctionnement normales, l'écart doit être compris entre ± 1%.
5. Courant de sortie nominal (ou capacité de sortie nominale), exprimé dans la plage de facteur de puissance de charge spécifiée du courant de sortie nominal de l'onduleur. Certains onduleurs indiquent la capacité de sortie nominale en VA ou en kVA. La capacité nominale de l'onduleur est le produit de la tension de sortie nominale et du courant de sortie nominal lorsque le facteur de puissance de sortie est de 1 (charge résistive pure).
6. Rendement nominal de sortie : le rendement de l'onduleur, dans les conditions de fonctionnement spécifiées, est exprimé en %. Le rendement de l'onduleur à pleine charge correspond à sa capacité nominale de sortie, tandis que le rendement à 10% correspond à sa faible charge.
7. Le contenu harmonique maximal de l'onduleur, onduleur sinusoïdal, sous charge résistive, le contenu harmonique maximal de la tension de sortie doit être ≤ 10%.
8. La capacité de surcharge de l'onduleur : dans les conditions spécifiées, la sortie de l'onduleur dépasse, sur une période relativement courte, le courant nominal. La capacité de surcharge de l'onduleur doit répondre à certaines exigences en fonction du facteur de puissance de charge spécifié.
9. L'efficacité de l'onduleur, dans la tension de sortie nominale, le courant de sortie et le facteur de puissance de charge spécifié, le rapport entre la puissance active de sortie de l'onduleur et la puissance active d'entrée (ou puissance CC).
- Facteur de puissance de charge, caractérisant la capacité de l'onduleur à supporter des charges inductives ou capacitives. En régime sinusoïdal, le facteur de puissance de charge est compris entre 0,7 et 0,9 (en retard), et sa valeur nominale est de 0,9.
11. L'asymétrie de la charge, sous une charge asymétrique 10%, l'asymétrie de la tension de sortie de l'onduleur triphasé à fréquence fixe doit être ≤ 10%.
12. Le déséquilibre de la tension de sortie, dans des conditions de fonctionnement normales, le déséquilibre de la tension triphasée de sortie de l'onduleur (le rapport de la composante de séquence inverse à la composante de séquence positive) ne doit pas dépasser une valeur spécifiée, généralement exprimée en %, telle que 5% ou 8%.
13. Caractéristiques de démarrage, dans des conditions de fonctionnement normales, l'onduleur en conditions de fonctionnement à pleine charge et à vide, devrait pouvoir démarrer 5 fois de suite normalement.
14. Fonction de protection : l'onduleur doit être équipé de protections contre les courts-circuits, les surintensités, les surchauffes, les surtensions, les sous-tensions et les pertes de phase. La protection contre les surtensions signifie que, pour un onduleur sans stabilisation de tension, une protection contre les surtensions de sortie doit être prévue afin de protéger la coupure négative des dommages causés par les surtensions de sortie. La protection contre les surintensités, quant à elle, doit garantir qu'en cas de court-circuit ou de dépassement du courant admissible, la charge soit protégée contre les dommages causés par les courants d'appel.
15. Interférences et anti-interférences : l'onduleur doit être capable de résister aux interférences électromagnétiques dans l'environnement général, dans les conditions normales de fonctionnement spécifiées. Les performances anti-interférences et la compatibilité électromagnétique de l'onduleur doivent être conformes aux normes en vigueur.
16. Le fonctionnement, la surveillance et l'entretien peu fréquents de l'onduleur doivent être ≤ 95 dB ; le fonctionnement, la surveillance et l'entretien fréquents de l'onduleur doivent être ≤ 80 dB.
17. Affichage, l'onduleur doit être équipé d'un affichage de données de paramètres tels que la tension de sortie CA, le courant de sortie et la fréquence de sortie, ainsi que d'un affichage du signal d'entrée chargé, sous tension et de l'état de défaut.
18.Fonction de communication, la fonction de communication à distance permet à l'utilisateur de vérifier l'état de fonctionnement de la machine et les données stockées sans avoir à se rendre sur place.
19. Distorsion de la forme d'onde de la tension de sortie. Lorsque la tension de sortie de l'onduleur est sinusoïdale, la distorsion maximale admissible (ou teneur en harmoniques) doit être spécifiée. Généralement exprimée en termes de distorsion totale de la forme d'onde de la tension de sortie, cette valeur ne doit pas dépasser 5% (10% autorisé pour une sortie monophasée).
20. Caractéristiques de démarrage : caractérisant l'onduleur, sa capacité de démarrage en charge et ses performances dynamiques. L'onduleur doit garantir un démarrage fiable sous la charge nominale.
21. Bruit : les équipements électroniques de puissance, les transformateurs, les inductances de filtrage, les interrupteurs électromagnétiques, les ventilateurs et autres composants produisent du bruit. En fonctionnement normal, le bruit de l'onduleur ne doit pas dépasser 80 dB, et celui des petits onduleurs ne doit pas dépasser 65 dB.
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