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除了諸(zhū)如《京都協議書》等政(zhèng)治策略所帶來的(de)動力和壓力之外,多種形式能源不斷增長的(de)成本以(yǐ)及“更潔(jié)淨”動力源的搜(sōu)尋也在推動著對諸如(rú)太陽能等替代能源的關注。許多(duō)新設計不斷湧現,從而(ér)有效和高效(xiào)地利用這些能源。這些設計(jì)具有當今電(diàn)子技術的支持,其中(zhōng)包括電流傳感(gǎn)器。
當(dāng)太陽能電池板所產生的電能反饋回電網時(一個“電(diàn)網連接(jiē)”係統),可以采用兩種連接方式:
將太陽能電池組件與(yǔ)逆變器連接,經變壓器()接入電網,或者將逆變器直接與電網連接,避免使用變壓器(無變壓器係(xì)統)
另外一個(gè)解決方(fāng)案是不將(jiāng)電能送進電網,而是對用於自動化(huà)裝置加電的電池(chí)進行充電。這就是(shì)“離(lí)網”。對(duì)於偏僻建築的(de)應用,如開采沉陷、澳大利亞或加拿大或第三(sān)世界國家村莊(zhuāng)內的偏僻(pì)沉陷,以及路(lù)標和地下光等。
現在,市場上可供應處理從500W到10KW功(gōng)率的太陽能逆變器,以(yǐ)及(jí)高達500KW能力的裝置也有可能,例如大型體(tǐ)育館地下停車場的連續照(zhào) 明。係統使用壽命可能長達20年。兩種類型的係統(有變壓器和無變壓器(qì))均可提供(gòng)一個單相輸(shū)出(用於較小功率係統)或三相輸出(用於(yú)大功率(lǜ)係統),這取決 於目標電網(wǎng)和電力裝(zhuāng)置。
根(gēn)據係統設計目的不同(tóng)(包括尺寸、重量、穩固性、與電網的(de)電氣分離、價格、效率和損失),現在大多使用兩種或三種不同的逆變器(qì)。為了(le)幫助提高效率和保護係統,對所有(yǒu)類型太陽能逆變器(qì)內的電流(liú)進行測量很重要。
由於無變壓器設計中不會產生變壓器損失,因此是有效(xiào)的類型。在這種配置中,有時(shí)在光伏(PV)方陣和逆變器(DC/AC)之間使用(yòng)一台升壓轉換器來將組件的電壓轉換成逆(nì)變器(qì)的輸入電壓(yā)。
通常在剛好在PV 方陣後使用大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)組件來確保方陣工作在其大功率運行水平。通過使用用於跟蹤功能(néng)的電流和電壓傳感器,應用一種特殊軟件算法和專用電 子元件一起來控製電池板(電池)的工作點。一(yī)般來說,一台電流(liú)傳(chuán)感器可用於測量單相輸出(供(gòng)到(dào)電網(wǎng)的(de)電流),而另一台傳感器可用於測量輸(shū)入直流電流 (10-25A)。在三相輸出的情(qíng)況下,兩台(tái)傳感(gǎn)器(qì)可用於測量(liàng)三相輸出的交流電流。接入電網的DC/AC逆變器是一台將直流信號轉換為正弦波的全橋逆變器。
流入電網的逆變器輸出電流(15-50ARMS)由一台傳(chuán)感器進(jìn)行測(cè)量,以便反(fǎn)饋回至控製器進行脈(mò)寬調製(PWM)正弦(xián)波控(kòng)製。控製器(qì)主要基於 供有+5V電壓並與電子控製係統其他有源元件共享基準(zhǔn)電壓(yā)的微處理器或DSP(數字信號處理器)。LEM公司的HMS電流傳感器(qì)通過一個+5V電(diàn)源來運 行。其內部基準電壓(2.5V)由一個單獨的端子提供,允許通過DSP或微處理器輕鬆使用傳(chuán)感(gǎn)器。但是,傳感器還(hái)能接(jiē)受來自這些相(xiàng)同DSP的外部基準電壓 (2V到2.8V之(zhī)間(jiān)),傳感器從這些DSP上獲得其自身基(jī)準電壓。控製係統所有電子元件之間的這種共生使得整個應用效(xiào)率更高(錯誤(wù)計算中的(de)基(jī)準漂移消 除)。HMS電流傳感器非常適(shì)合太陽能逆變器所需要的所有電流(liú)測(cè)量。
電流傳感器可用(yòng)於峰值電(diàn)流檢測(cè),用於真實值與設定點的(de)對比。逆變器還在控製輸出頻率的係統中使用電流傳感器(qì)。實際上,無論頻率何時移出預選範圍,逆變器都會停止(zhǐ)運行一會(huì)兒(短於兩秒)。
由於在電網上(交流側)需要不(bú)能超出的低(dī)直流值,因此偏移(yí)和溫度漂移必須盡可能(néng)好。對電網連接的另一個要求是不能將直(zhí)流電流供進電網。由傳感 器(qì)偏移或IGBT通信產生的直流電流可能會引起網絡麻煩。該電流可能會使(shǐ)變壓器(qì)產生飽和,這樣會使網絡產生更多損失和更多諧(xié)波。對於無變壓器配置,這不是 個大問題。
盡管各國都有自己各自不同的接受值,但是共同要求都是標稱輸出電流的(de)0.5%或1%,或者在一些國家是一個限定值(英國(guó)為20mA,德國和比荷(hé) 盧三國關稅同盟為1A,日本(běn)為(wéi)100mA,中國和美國為50mA)。如果直流電流大於這個限定值,則必須將係(xì)統與電網斷開。對於是(shì)否需要測量直流電流(liú)或隻 是檢測臨界值,現在還沒有清晰的界(jiè)定。
在未(wèi)來的太(tài)陽能(néng)設計中,該電流可能(néng)會予以補償(cháng)。直流元件會通過測(cè)量交流電流的平均值來計算;這代表直(zhí)流元件(jiàn)。因此,逆變(biàn)器控製環路中(zhōng)所使用的電 流傳感器直流偏移應該盡可能的(de)低。而且,應避免由於逆變器IGBT切換延遲而產生的直流偏移或使其盡可能的(de)小。該直流偏移可導致網絡分配變壓器產生飽和。 為了減小這個直流偏移,正在(zài)開發新的逆變器(qì)拓撲技術。
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