MD842Z - Microinverter for photovoltaic panels - Google Patents
Microinverter for photovoltaic panels Download PDFInfo
- Publication number
- MD842Z MD842Z MDS20140063A MDS20140063A MD842Z MD 842 Z MD842 Z MD 842Z MD S20140063 A MDS20140063 A MD S20140063A MD S20140063 A MDS20140063 A MD S20140063A MD 842 Z MD842 Z MD 842Z
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- inductance
- capacitor
- microinverter
- transformer
- outputs
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Invenţia se referă la electrotehnică, şi anume la invertoarele de curent continuu în curent alternativ pentru sursele regenerabile de energie, şi anume, pentru panouri fotovoltaice. The invention relates to electrical engineering, namely to direct current to alternating current inverters for renewable energy sources, namely, for photovoltaic panels.
Este cunoscut microinvertorul în baza cheilor electronice, care include o sursă de tensiune fotovoltaică, un filtru, format dintr-un condensator, un convertor de curent continuu în curent continuu, care schimbă parametrii tensiunii şi conţine două inductanţe, două chei electronice, un transformator de frecvenţă înaltă, două diode şi două condensatoare, care formează braţele unei punţi de redresare, un filtru de tensiune medie, care conţine un condensator, un convertor de curent continuu în curent alternativ, format din patru chei electronice, şuntate de diode şi un filtru de curent alternativ, care conţine un condensator şi două inductanţe [1]. The microinverter based on electronic keys is known, which includes a photovoltaic voltage source, a filter, consisting of a capacitor, a direct current to direct current converter, which changes the voltage parameters and contains two inductances, two electronic keys, a high-frequency transformer, two diodes and two capacitors, which form the arms of a rectifier bridge, a medium voltage filter, which contains a capacitor, a direct current to alternating current converter, consisting of four electronic keys, shunted by diodes and an alternating current filter, which contains a capacitor and two inductances [1].
Dezavantajul acestui dispozitiv constă în faptul că în acesta se utilizează două trepte de convertizare a energiei cu un număr mare de elemente şi o schemă complicată a blocului de comandă, care conduce la majorarea costului dispozitivului şi a pierderilor de energie în dispozitiv. The disadvantage of this device is that it uses two energy conversion stages with a large number of elements and a complicated control block scheme, which leads to an increase in the cost of the device and energy losses in the device.
Este, de asemenea, cunoscut microinvertorul în baza cheilor electronice, care constă dintr-o sursă de tensiune fotovoltaică, un filtru, format dintr-un condensator, un convertor de curent continuu în curent continuu, care schimbă parametrii tensiunii şi conţine o inductanţă, patru chei electronice şi un condensator de frecvenţă înaltă. Microinvertorul mai conţine un transformator de frecvenţă înaltă, patru diode de redresare, un filtru de tensiune medie, format dintr-un condensator, precum şi un convertor de curent continuu în curent alternativ, care conţine patru chei electronice cu diode şi un filtru de curent alternativ, care este format dintr-un condensator şi două inductanţe [2]. The microinverter based on electronic keys is also known, which consists of a photovoltaic voltage source, a filter, consisting of a capacitor, a DC-DC converter, which changes the voltage parameters and contains an inductance, four electronic keys and a high-frequency capacitor. The microinverter also contains a high-frequency transformer, four rectifier diodes, a medium-voltage filter, consisting of a capacitor, as well as a DC-AC converter, which contains four electronic keys with diodes and an AC filter, which consists of a capacitor and two inductances [2].
Dezavantajul acestui dispozitiv constă în faptul că în acesta se utilizează două trepte de convertizare a energiei cu un număr mare de elemente şi o schemă complicată a blocului de comandă, care conduce la majorarea costului dispozitivului şi a pierderilor de energie în dispozitiv. The disadvantage of this device is that it uses two energy conversion stages with a large number of elements and a complicated control block scheme, which leads to an increase in the cost of the device and energy losses in the device.
Mai este cunoscut microinvertorul în baza cheilor electronice, care constă dintr-o sursă de tensiune fotovoltaică, un filtru, format dintr-un condensator, un convertor, care conţine două chei electronice pentru formarea semiundelor de curent continuu, două transformatoare de frecvenţă înaltă şi două diode de redresare, un convertor de curent continuu în curent alternativ, format din patru chei electronice şi un filtru de curent alternativ, care conţine un condensator şi două inductanţe [3]. The microinverter based on electronic keys is also known, which consists of a photovoltaic voltage source, a filter consisting of a capacitor, a converter containing two electronic keys for forming direct current half-waves, two high-frequency transformers and two rectifier diodes, a direct current to alternating current converter consisting of four electronic keys and an alternating current filter containing a capacitor and two inductors [3].
Dezavantajul acestui dispozitiv constă în faptul că în acesta se utilizează două trepte de convertizare a energiei cu un număr mare de elemente şi o schemă complicată a blocului de comandă, care conduce la majorarea costului dispozitivului şi a pierderilor de energie în dispozitiv. The disadvantage of this device is that it uses two energy conversion stages with a large number of elements and a complicated control block scheme, which leads to an increase in the cost of the device and energy losses in the device.
Problema pe care o rezolvă invenţia constă în majorarea randamentului microinvertorului la racordarea la reţeaua de curent alternativ centralizată a panourilor fotovoltaice şi micşorarea costului microinvertorului. The problem that the invention solves consists in increasing the efficiency of the microinverter when connecting photovoltaic panels to the centralized alternating current network and reducing the cost of the microinverter.
Microinvertorul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un condensator de filtrare, două condensatoare de frecvenţă, conectate între ele în serie, şi două chei electronice, conectate între ele în serie, toate conectate în paralel la ieşirile unui panou fotovoltaic. Între nodul de conexiune al condensatoarelor de filtrare şi nodul de conexiune al cheilor electronice este conectată bobina primară a unui transformator de frecvenţă înaltă, miezul feromagnetic al căruia este executat cu întrefier. La ieşirile bobinei secundare a transformatorului este conectată o inductanţă. Microinvertorul mai include un condensator de filtrare, care este conectat în paralel la inductanţă prin două chei electronice, conectate în contrafază. La o bornă a condensatorului de filtrare este conectată o inductanţă de filtrare, totodată borna liberă a condensatorului de filtrare şi borna liberă a inductanţei de filtrare formează ieşirile microinvertorului pentru unirea cu reţeaua de curent alternativ. The microinverter, according to the invention, eliminates the above-mentioned disadvantages by including a filtering capacitor, two frequency capacitors, connected in series, and two electronic switches, connected in series, all connected in parallel to the outputs of a photovoltaic panel. Between the connection node of the filtering capacitors and the connection node of the electronic switches, the primary coil of a high-frequency transformer is connected, the ferromagnetic core of which is made with an air gap. An inductance is connected to the outputs of the secondary coil of the transformer. The microinverter also includes a filtering capacitor, which is connected in parallel to the inductance by two electronic switches, connected in antiphase. A filtering inductance is connected to one terminal of the filtering capacitor, while the free terminal of the filtering capacitor and the free terminal of the filtering inductance form the outputs of the microinverter for connection to the alternating current network.
Rezultatul tehnic al invenţiei constă în majorarea randamentului microinvertorului şi micşorarea costului de confecţionare a acestuia. The technical result of the invention consists in increasing the efficiency of the microinverter and reducing its manufacturing cost.
Micşorarea costului de confecţionare a microinvertorului se asigură prin înlocuirea blocului funcţional separat din cea mai apropiată soluţie, care include două diode de redresare şi un convertor de curent continuu în curent alternativ, format din patru chei electronice, cu două chei electronice conectate în contrasens, ceea ce asigură micşorarea numărului de elemente. De asemenea, schema funcţională a microinvertorului conţine un singur transformator de frecvenţă înaltă, pe când cea mai apropiată soluţie conţine două transformatoare de frecvenţă înaltă, ceea ce asigură micşorarea masei totale a elementelor electromagnetice, a costului de confecţionare şi a pierderilor de energie a microinvertorului. Micşorarea costului de confecţionare a microinvertorului se datorează, de asemenea, şi micşorării numărului de legături dintre elemente şi utilizării unei scheme de comandă mai simple. The reduction of the manufacturing cost of the microinverter is ensured by replacing the separate functional block of the closest solution, which includes two rectifier diodes and a direct current to alternating current converter, consisting of four electronic keys, with two electronic keys connected in the opposite direction, which ensures the reduction of the number of elements. Also, the functional diagram of the microinverter contains a single high-frequency transformer, while the closest solution contains two high-frequency transformers, which ensures the reduction of the total mass of the electromagnetic elements, the manufacturing cost and the energy losses of the microinverter. The reduction of the manufacturing cost of the microinverter is also due to the reduction of the number of connections between the elements and the use of a simpler control scheme.
Majorarea randamentului microinvertorului este o urmare a micşorării numărului de elemente necesare şi, ca urmare, a micşorării pierderilor de energie. The increase in microinverter efficiency is a result of reducing the number of necessary elements and, as a result, reducing energy losses.
De asemenea, pentru micşorarea pierderilor sumare de energie în microinvertor şi a costului acestuia se utilizează o singură treaptă de convertizare a energiei. Also, to reduce the total energy losses in the microinverter and its cost, a single energy conversion stage is used.
Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 şi 2, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in Fig. 1 and 2, which represent:
- fig. 1, schema principială a microinvertorului pentru panouri fotovoltaice; - Fig. 1, schematic diagram of the microinverter for photovoltaic panels;
- fig. 2, formele de undă ale tensiunii U34 în nodul de conexiune al condensatoarelor 3 şi 4 de frecvenţă şi a curentului alternativ Ireţea, care se injectează în reţeaua 15 de la panoul fotovoltaic. - Fig. 2, the waveforms of the voltage U34 in the connection node of the frequency capacitors 3 and 4 and of the alternating current Inetwork, which is injected into the network 15 from the photovoltaic panel.
Enumerarea poziţiilor din fig. 1 şi 2: Enumeration of positions in Fig. 1 and 2:
1 - panoul fotovoltaic; 2 - condensatorul de filtrare; 3 şi 4 - condensatoare de frecvenţă; 5 şi 6 - chei electronice; 7 - bobina primară a transformatorului 8 de frecvenţă înaltă; 8 - transformator de frecvenţă înaltă; 9 - bobina secundară a transformatorului 8 de frecvenţă înaltă; 10 - inductanţa; 11 şi 12 - chei electronice; 13 - condensatorul de filtrare; 14 - inductanţa de filtrare; 15 - reţeaua de curent alternativ. 1 - photovoltaic panel; 2 - filter capacitor; 3 and 4 - frequency capacitors; 5 and 6 - electronic keys; 7 - primary coil of high-frequency transformer 8; 8 - high-frequency transformer; 9 - secondary coil of high-frequency transformer 8; 10 - inductance; 11 and 12 - electronic keys; 13 - filter capacitor; 14 - filter inductance; 15 - alternating current network.
Microinvertorul pentru panouri fotovoltaice include un condensator 2 de filtrare, două condensatoare 3 şi 4 de frecvenţă, conectate între ele în serie, şi două chei electronice 5 şi 6, conectate între ele în serie, toate conectate în paralel la ieşirile unui panou fotovoltaic 1. Între nodul de conexiune al condensatoarelor 3 şi 4 şi nodul de conexiune al cheilor electronice 5 şi 6 este conectată bobina primară 7 a unui transformator 8 de frecvenţă înaltă, miezul feromagnetic al căruia este executat cu întrefier. La ieşirile bobinei secundare 9 a transformatorului 8 este conectată o inductanţă 10. Microinvertorul mai include un condensator 13 de filtrare, care este conectat în paralel la inductanţa 10 prin două chei electronice 11 şi 12, conectate în contrafază. La o bornă a condensatorului 13 este conectată o inductanţă 14 de filtrare, totodată borna liberă a condensatorului 13 şi borna liberă a inductanţei 14 formează ieşirile microinvertorului pentru unirea cu reţeaua 15 de curent alternativ. The microinverter for photovoltaic panels includes a filtering capacitor 2, two frequency capacitors 3 and 4, connected in series with each other, and two electronic switches 5 and 6, connected in series with each other, all connected in parallel to the outputs of a photovoltaic panel 1. Between the connection node of the capacitors 3 and 4 and the connection node of the electronic switches 5 and 6 is connected the primary coil 7 of a high-frequency transformer 8, the ferromagnetic core of which is made with an air gap. An inductance 10 is connected to the outputs of the secondary coil 9 of the transformer 8. The microinverter also includes a filtering capacitor 13, which is connected in parallel to the inductance 10 through two electronic switches 11 and 12, connected in antiphase. A filtering inductance 14 is connected to one terminal of the capacitor 13, while the free terminal of the capacitor 13 and the free terminal of the inductance 14 form the outputs of the microinverter for connection to the alternating current network 15.
Microinvertorul pentru panouri fotovoltaice funcţionează în felul următor. The microinverter for photovoltaic panels works as follows.
La aplicarea tensiunii la panoul fotovoltaic 1 şi în prezenţa tensiunii reţelei 15 şi a impulsurilor de comandă V5, V6, V11 şi V12 (vezi fig. 2), respectiv, pentru cheile electronice 5, 6, 11 şi 12 pot fi asigurate două regimuri de lucru al microinvertorului. Primul regim de lucru se asigură prin reglarea duratei unuia din impulsurile de comandă V5 sau V6 la una din cheile electronice 5 sau 6, în acelaşi timp a doua cheie nu funcţionează, deoarece la această cheie nu se aplică impulsul de comandă. Cheia electronică selectată creează un regim de lucru similar convertorului de tip „fly-back”. Acest convertor formează începutul pantei de creştere a semiundelor de curent alternativ, injectat în reţeaua 15. Regimul al doilea se asigură prin reglarea duratei impulsului de comandă V5 sau V6, respectiv, la cheia electronică 5 sau 6, la care se aplică impulsul selectat de comandă. Cheia electronică selectată creează un regim de lucru similar convertorului de tip „fly-back”, în acelaşi timp a doua cheie electronică 5 sau 6 creează un regim de lucru similar convertorului de tip „forward”, care asigură transmisia directă în reţeaua 15 a energiei acumulate în condensatoarele 3 şi 4, astfel formându-se semiundele de curent alternativ, injectat în reţeaua 15 până la momentul de trecere a curbei de tensiune a reţelei 15 prin zero. When applying voltage to the photovoltaic panel 1 and in the presence of the grid voltage 15 and the control pulses V5, V6, V11 and V12 (see Fig. 2), respectively, for the electronic keys 5, 6, 11 and 12, two operating modes of the microinverter can be ensured. The first operating mode is ensured by adjusting the duration of one of the control pulses V5 or V6 to one of the electronic keys 5 or 6, at the same time the second key does not work, because the control pulse is not applied to this key. The selected electronic key creates an operating mode similar to the "fly-back" converter. This converter forms the beginning of the increase slope of the alternating current half-waves, injected into the grid 15. The second mode is ensured by adjusting the duration of the control pulse V5 or V6, respectively, to the electronic key 5 or 6, to which the selected control pulse is applied. The selected electronic key creates a working mode similar to the "fly-back" converter, at the same time the second electronic key 5 or 6 creates a working mode similar to the "forward" converter, which ensures the direct transmission to the network 15 of the energy accumulated in the capacitors 3 and 4, thus forming the alternating current half-wave, injected into the network 15 until the moment the voltage curve of the network 15 passes through zero.
Se analizează primul regim de lucru al microinvertorului la formarea semiundei pozitive a curentului injectat în reţeaua 15. Fie că tensiunea condensatorului 3 (vezi fig. 1) este egală cu zero, atunci tensiunea condensatorului 4 este egală cu valoarea tensiunii la ieşirile panoului fotovoltaic 1 (vezi fig. 2, pe t0), iar tensiunea reţelei 15 trece prin zero şi începe semiunda pozitivă a acestei tensiuni. În acest moment se aplică impulsul de comandă V6 la cheia electronică 6. La deschiderea cheii 6, condensatorul 4 se descarcă, iar condensatorul 3 se încarcă prin bobina primară 7 a transformatorului 8 cu formarea unui curent în această bobină. Datorită legăturii mutuale electromagnetice între bobina primară 7 şi bobina secundară 9, în circuitul format din bobina secundară 9 şi inductanţa 10 mai apare un curent. Aceşti curenţi trec prin cheia 6, bobina primară 7 şi prin inductanţa 10 şi asigură acumularea energiei în câmpul magnetic al transformatorului 8 şi în inductanţa 10. La deconectarea impulsului de comandă V6, aplicat la cheia electronică 6, şi închiderea acestei chei, la cheia electronică 12 se aplică impulsul de comandă V12. Durata impulsului de comandă se determină prin expresia: The first operating mode of the microinverter is analyzed when the positive half-wave of the current injected into the network 15 is formed. If the voltage of the capacitor 3 (see Fig. 1) is equal to zero, then the voltage of the capacitor 4 is equal to the voltage value at the outputs of the photovoltaic panel 1 (see Fig. 2, at t0), and the network voltage 15 passes through zero and the positive half-wave of this voltage begins. At this moment, the control pulse V6 is applied to the electronic key 6. When the key 6 is opened, the capacitor 4 is discharged, and the capacitor 3 is charged through the primary coil 7 of the transformer 8 with the formation of a current in this coil. Due to the mutual electromagnetic connection between the primary coil 7 and the secondary coil 9, a current also appears in the circuit formed by the secondary coil 9 and the inductance 10. These currents pass through the key 6, the primary coil 7 and through the inductance 10 and ensure the accumulation of energy in the magnetic field of the transformer 8 and in the inductance 10. When the control pulse V6, applied to the electronic key 6, is disconnected and this key is closed, the control pulse V12 is applied to the electronic key 12. The duration of the control pulse is determined by the expression:
, ,
unde T este perioada impulsurilor de frecvenţă înaltă, care are valoarea constantă şi care este determinată de valoarea frecvenţei de lucru selectată în banda de valori 30…100 kHz. where T is the period of the high-frequency pulses, which has a constant value and is determined by the value of the selected working frequency in the range of 30…100 kHz.
Cheia electronică 12 se deschide şi se formează un circuit din bobina secundară 9, inductanţa 14, reţeaua 15, cheia electronică 12, dioda interioară a cheii electronice 11, inductanţa 10, care asigură transferul de energie acumulată în transformatorul 8 şi în inductanţa 10 în reţeaua 15. La deconectarea impulsului de comandă V12, cheia electronică 12 se închide şi din nou se aplică impulsul de comandă V6. Procesul de funcţionare a instalaţiei se repetă până când valoarea tensiunii la condensatorul 4 prin transformatorul 8 se egalează cu valoarea tensiunii instantanee a reţelei 15 (vezi fig.2, pentru t1). Din acest moment microinvertorul trece în al doilea regim de funcţionare. Se aplică impulsul de comandă V5 la cheia electronică 5. La deschiderea cheii electronice 5, condensatorul 3 se descarcă, iar condensatorul 4 se încarcă prin bobina primară 7 cu trecerea unui curent prin această bobină. Datorită legăturii mutuale electromagnetice între bobina primară 7 şi bobina secundară 9, în circuitul format din bobina secundară 9 şi inductanţa 10 mai apare un curent. Aceşti curenţi trec prin cheia electronică 5, înfăşurarea primară 7 şi inductanţa 10 şi asigură acumularea energiei în câmpul magnetic al transformatorului 8 şi în inductanţa 10. În funcţie de valoarea tensiunii şi a curentului la ieşirile panoului fotovoltaic 1 (ce asigură funcţionarea în punctul de putere maximă a celulelor fotovoltaice) şi valoarea tensiunii reţelei 15, se reglează durata impulsului de comandă V5. La deconectarea impulsului de comandă V5, aplicat la cheia electronică 5, şi închiderea acestei chei, la cheile electronice 6, 11 şi 12 se aplică impulsurile de comandă V6, V11 şi V12. Durata acestor impulsuri se determină prin expresia . The electronic key 12 opens and a circuit is formed from the secondary coil 9, the inductance 14, the network 15, the electronic key 12, the internal diode of the electronic key 11, the inductance 10, which ensures the transfer of energy accumulated in the transformer 8 and in the inductance 10 to the network 15. When the control pulse V12 is disconnected, the electronic key 12 closes and the control pulse V6 is applied again. The process of operation of the installation is repeated until the voltage value at the capacitor 4 through the transformer 8 equals the instantaneous voltage value of the network 15 (see Fig. 2, for t1). From this moment the microinverter switches to the second operating mode. The control pulse V5 is applied to the electronic key 5. When the electronic key 5 is opened, the capacitor 3 is discharged, and the capacitor 4 is charged through the primary coil 7 with the passage of a current through this coil. Due to the mutual electromagnetic connection between the primary coil 7 and the secondary coil 9, a current also appears in the circuit formed by the secondary coil 9 and the inductance 10. These currents pass through the electronic key 5, the primary winding 7 and the inductance 10 and ensure the accumulation of energy in the magnetic field of the transformer 8 and in the inductance 10. Depending on the value of the voltage and current at the outputs of the photovoltaic panel 1 (which ensures the operation at the maximum power point of the photovoltaic cells) and the value of the network voltage 15, the duration of the control pulse V5 is adjusted. When the control pulse V5, applied to the electronic key 5, is disconnected and this key is closed, the control pulses V6, V11 and V12 are applied to the electronic keys 6, 11 and 12. The duration of these pulses is determined by the expression .
Cheile electronice 6, 11 şi 12 se deschid şi se formează două circuite. Primul circuit este format din condensatorul 3, bobina primară 7, cheia electronică 6, condensatorul 4, bobina secundară 9, inductanţa 14, reţeaua 15, cheile electronice 11 şi 12, bobina secundară 9. Acest circuit asigură transferul direct al energiei acumulate în condensatoarele 3 şi 4 şi în câmpul magnetic al transformatorului 8 în reţeaua 15. Al doilea circuit este format din inductanţa 10, inductanţa 14, reţeaua 15, cheile electronice 11 şi 12, inductanţa 10, şi asigură transferul de energie acumulată în inductanţa 10 în reţeaua 15. La deconectarea impulsurilor de comandă V6, V11 şi V12, cheile electronice 6, 11 şi 12 se închid şi, din nou, se aplică impulsul de comandă V5 şi procesul se repetă până când tensiunea instantanee a reţelei 15 va trece prin zero (vezi fig. 2, pentru t2). În acest moment tensiunea condensatorului 4 devine egală cu zero, iar tensiunea condensatorului 3 devine egală cu valoarea tensiunii la ieşirile panoului fotovoltaic 1. Pentru formarea semiundei negative a curentului injectat în reţeaua 15 de microinvertor acesta se trece în primul regim de funcţionare. Se aplică impulsul de comandă V5 la cheia electronică 5. La deschiderea acesteia, condensatorul 3 se descarcă, iar condensatorul 4 se încarcă prin bobina primară 7 cu trecerea unui curent prin această bobină. Datorită legăturii mutuale electromagnetice între bobina primară 7 şi bobina secundară 9, în circuitul format din bobina secundară 9 şi inductanţa 10 mai apare un curent. Aceşti curenţi trec prin cheia electronică 5, înfăşurarea primară 7 şi prin inductanţa 10, şi asigură acumularea energiei în câmpul magnetic al transformatorului 8 şi în inductanţa 10. La deconectarea impulsului de comandă V5, aplicat la cheia electronică 5, şi închiderea acesteia, la cheia electronică 11 se aplică impulsul de comandă V11. Durata impulsului se determină prin expresia . Electronic keys 6, 11 and 12 open and two circuits are formed. The first circuit consists of capacitor 3, primary coil 7, electronic key 6, capacitor 4, secondary coil 9, inductance 14, network 15, electronic keys 11 and 12, secondary coil 9. This circuit ensures the direct transfer of the energy accumulated in capacitors 3 and 4 and in the magnetic field of transformer 8 to network 15. The second circuit consists of inductance 10, inductance 14, network 15, electronic keys 11 and 12, inductance 10, and ensures the transfer of energy accumulated in inductance 10 to network 15. When the control pulses V6, V11 and V12 are disconnected, electronic keys 6, 11 and 12 are closed and, again, the control pulse V5 is applied and the process is repeated until the instantaneous voltage of network 15 passes through zero (see fig. 2, for t2). At this moment the voltage of the capacitor 4 becomes equal to zero, and the voltage of the capacitor 3 becomes equal to the voltage value at the outputs of the photovoltaic panel 1. In order to form the negative half-wave of the current injected into the network 15 by the microinverter, it is switched to the first operating mode. The control pulse V5 is applied to the electronic key 5. When it is opened, the capacitor 3 is discharged, and the capacitor 4 is charged through the primary coil 7 with the passage of a current through this coil. Due to the mutual electromagnetic connection between the primary coil 7 and the secondary coil 9, a current also appears in the circuit formed by the secondary coil 9 and the inductance 10. These currents pass through the electronic key 5, the primary winding 7 and the inductance 10, and ensure the accumulation of energy in the magnetic field of the transformer 8 and in the inductance 10. When the control pulse V5, applied to the electronic key 5, is disconnected and closed, the control pulse V11 is applied to the electronic key 11. The duration of the pulse is determined by the expression .
Cheia electronică 11 se deschide şi se formează un circuit din bobina secundară 9, cheia electronică 11, dioda interioară a cheii electronice 12, reţeaua 15, inductanţa 14, inductanţa 10, care asigură transferul de energie acumulată în transformatorul 8 şi inductanţa 10 în reţeaua 15. La deconectarea impulsului de comandă V11, cheia electronică 11 se închide şi din nou se aplică impulsul de comandă V5 şi procesul se repetă până când valoarea tensiunii condensatorului 3 prin transformator se egalează cu valoarea tensiunii instantanee a reţelei 15 (vezi fig. 2, pentru t3). Din acest moment microinvertorul trece din nou în al doilea regim de funcţionare. Se aplică impulsul de comandă V6 la cheia electronică 6. La deschiderea cheii electronice 6 condensatorul 4 se descarcă, iar condensatorul 3 se încarcă prin bobina primară 7 a transformatorului 8. Datorită legăturii mutuale electromagnetice între bobina primară 7 şi bobina secundară 9, în circuitul format din bobina secundară 9 şi inductanţa 10 mai apare un curent. Curenţii trec prin cheia electronică 6, înfăşurarea primară 7 şi prin inductanţa 10 şi asigură acumularea energiei în câmpul magnetic al transformatorului 8 şi în inductanţa 10. În funcţie de valoarea tensiunii şi a curentului la ieşirile panoului fotovoltaic şi valoarea tensiunii reţelei 15, se reglează durata impulsului de comandă V6. La deconectarea impulsului de comandă V6, aplicat la cheia electronică 6, şi la închiderea acestei chei, la cheile electronice 5, 11 şi 12 se aplică impulsurile de comandă V5, V11 şi V12. Durata acestor impulsuri se determină prin expresia . The electronic key 11 opens and a circuit is formed from the secondary coil 9, the electronic key 11, the internal diode of the electronic key 12, the network 15, the inductance 14, the inductance 10, which ensures the transfer of energy accumulated in the transformer 8 and the inductance 10 to the network 15. When the control pulse V11 is disconnected, the electronic key 11 closes and the control pulse V5 is applied again and the process is repeated until the value of the voltage of the capacitor 3 through the transformer equals the value of the instantaneous voltage of the network 15 (see Fig. 2, for t3). From this moment the microinverter again switches to the second operating mode. The control pulse V6 is applied to the electronic key 6. When the electronic key 6 is opened, the capacitor 4 is discharged, and the capacitor 3 is charged through the primary coil 7 of the transformer 8. Due to the mutual electromagnetic connection between the primary coil 7 and the secondary coil 9, a current also appears in the circuit formed by the secondary coil 9 and the inductance 10. The currents pass through the electronic key 6, the primary winding 7 and through the inductance 10 and ensure the accumulation of energy in the magnetic field of the transformer 8 and in the inductance 10. Depending on the value of the voltage and current at the outputs of the photovoltaic panel and the value of the network voltage 15, the duration of the control pulse V6 is adjusted. When the control pulse V6, applied to the electronic key 6, is disconnected and when this key is closed, the control pulses V5, V11 and V12 are applied to the electronic keys 5, 11 and 12. The duration of these pulses is determined by the expression .
Cheile electronice 5, 11 şi 12 se deschid şi se formează două circuite. Primul circuit este format din condensatorul 4‚ bobina primară 7, cheia electronică 5, condensatorul 3, bobina secundară 9, inductanţa 14, reţeaua 15, cheile electronice 11 şi 12, bobina secundară 9, şi asigură transferul direct al energiei acumulate în condensatoarele 3 şi 4 şi în câmpul magnetic al transformatorului 8 în reţeaua 15. Al doilea circuit este format din inductanţa 10, inductanţa 14, reţeaua 15, cheile electronice 11 şi 12, inductanţa 10, şi asigură transferul de energie acumulată în inductanţa 10 în reţeaua 15. La deconectarea impulsurilor de comandă V5, V11 şi V12, cheile electronice 5, 11 şi 12 se închid şi din nou se aplică impulsul de comandă V6. Procesul se repetă până când tensiunea instantanee în reţeaua 15 va trece prin zero (vezi fig. 2, pentru t0). În acest moment tensiunea condensatorului 3 devine egală cu zero, iar tensiunea condensatorului 4 se egalează cu valoarea tensiunii la ieşirile panoului fotovoltaic, tensiunea reţelei 15 trece prin zero şi procesul de funcţionare a microinvertorului se repetă. The electronic switches 5, 11 and 12 open and two circuits are formed. The first circuit consists of the capacitor 4, primary coil 7, electronic switch 5, capacitor 3, secondary coil 9, inductance 14, network 15, electronic switches 11 and 12, secondary coil 9, and ensures the direct transfer of the energy accumulated in the capacitors 3 and 4 and in the magnetic field of the transformer 8 to the network 15. The second circuit consists of the inductance 10, inductance 14, network 15, electronic switches 11 and 12, inductance 10, and ensures the transfer of the energy accumulated in the inductance 10 to the network 15. When the control pulses V5, V11 and V12 are disconnected, the electronic switches 5, 11 and 12 close and the control pulse V6 is applied again. The process is repeated until the instantaneous voltage in the network 15 passes through zero (see Fig. 2, for t0). At this moment the voltage of the capacitor 3 becomes equal to zero, and the voltage of the capacitor 4 equals the voltage value at the outputs of the photovoltaic panel, the voltage of the network 15 passes through zero and the process of operation of the microinverter is repeated.
Trebuie de menţionat faptul că există o diferenţă principială în modalitatea de efectuare a schimbului de energie în regimul „fly-back” şi în regimul „forward”. În primul caz, cantitatea de energie injectată în reţeaua 15 la un pas al procesului de comutaţie este determinată de mărimea întrefierului transformatorului 8 şi de valoarea inductanţei 10. În regimul „forward”, cantitatea de energie injectată în reţeaua 15 la un pas al procesului de comutaţie este determinată de valoarea inductanţei de scăpări ale transformatorului 8. Capacitatea condensatoarelor 3 şi 4 şi inductanţa de scăpări ale transformatorului 8 se selectează astfel încât transferul de energie în convertorul de tip „forward” să fie în regim de rezonanţă a curentului. It should be noted that there is a fundamental difference in the way the energy exchange is carried out in the "fly-back" mode and in the "forward" mode. In the first case, the amount of energy injected into the network 15 at one step of the switching process is determined by the size of the air gap of the transformer 8 and the value of the inductance 10. In the "forward" mode, the amount of energy injected into the network 15 at one step of the switching process is determined by the value of the leakage inductance of the transformer 8. The capacitance of the capacitors 3 and 4 and the leakage inductance of the transformer 8 are selected so that the energy transfer in the "forward" converter is in the current resonance mode.
Microinvertorul pentru panouri fotovoltaice se confecţionează în baza componentelor electronice industriale, iar transformatorul de frecvenţă înaltă se confecţionează în baza utilizării tipurilor standard ale miezurilor feromagnetice. Tehnologia de producere a plăcilor imprimate este accesibilă pentru realizare atât în condiţii de laborator, cât şi la fabricarea la uzinele cu profil de producere a echipamentelor electronice de diferită destinaţie. The microinverter for photovoltaic panels is made based on industrial electronic components, and the high-frequency transformer is made based on the use of standard types of ferromagnetic cores. The technology for producing printed circuit boards is accessible for both laboratory conditions and manufacturing at factories with a profile for producing electronic equipment for various purposes.
Micşorarea costului de confecţionare a microinvertorului este o urmare a excluderii din schema funcţională a două diode de redresare şi a două chei electronice, prin ce se asigură micşorarea numărului de elemente. De asemenea, în microinvertorul propus se utilizează un singur transformator de frecvenţă înaltă, ce asigură micşorarea masei totale a elementelor feromagnetice, deci şi a costului lor. Micşorarea costului de confecţionare a microinvertorului se datorează, de asemenea, micşorării numărului de legături dintre elemente şi utilizării unei scheme de comandă mai simple. The reduction in the cost of manufacturing the microinverter is a result of the exclusion of two rectifier diodes and two electronic keys from the functional diagram, which ensures the reduction of the number of elements. Also, in the proposed microinverter, a single high-frequency transformer is used, which ensures the reduction of the total mass of the ferromagnetic elements, and therefore their cost. The reduction in the cost of manufacturing the microinverter is also due to the reduction of the number of connections between the elements and the use of a simpler control scheme.
Majorarea randamentului microinvertorului, de asemenea, este o urmare a micşorării numărului de elemente, prin aceasta asigurându-se micşorarea pierderilor de energie în procesul de funcţionare. De asemenea, utilizarea unui singur transformator de frecvenţă înaltă asigură micşorarea masei totale a elementelor feromagnetice, deci şi a pierderilor de energie. The increase in the efficiency of the microinverter is also a result of the reduction in the number of elements, thereby ensuring the reduction of energy losses in the operation process. Also, the use of a single high-frequency transformer ensures the reduction of the total mass of the ferromagnetic elements, and therefore of energy losses.
1. AN4070 Application note. 250 W grid connected microinverter by Rosario Attenaslo, December 2012, 53 p. Regăsit în Internet la 16.09.2014, url: http://www.st.com/st-web-ui/static/active/jp/resource/technical/document/%20application_note/DM00050692.pdf 1. AN4070 Application note. 250 W grid connected microinverter by Rosario Attenaslo, December 2012, 53 p. Retrieved from the Internet on 16.09.2014, url: http://www.st.com/st-web-ui/static/active/jp/resource/technical/document/%20application_note/DM00050692.pdf
2. Micro Inverter Solutions, publicat 04.07.2013 şi regăsit în Internet la 16.09.2014, url: https://web.archive.org/web/20130704220340/http://www.infineon.com/cms/en/product/applications/solar/micro-inverter.html 2. Micro Inverter Solutions, published 04.07.2013 and retrieved on the Internet on 16.09.2014, url: https://web.archive.org/web/20130704220340/http://www.infineon.com/cms/en/product/applications/solar/micro-inverter.html
3. AN1444 Grid-Connected Solar MicroinverterReference Design by Alex Dumais and Sabarish Kalyanaraman, 2012, 54p. Regăsit în Internet la 16.09.2014, url: http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01444A.pdf 3. AN1444 Grid-Connected Solar MicroinverterReference Design by Alex Dumais and Sabarish Kalyanaraman, 2012, 54p. Retrieved on the Internet on 16.09.2014, url: http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01444A.pdf
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20140063A MD842Z (en) | 2014-05-14 | 2014-05-14 | Microinverter for photovoltaic panels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20140063A MD842Z (en) | 2014-05-14 | 2014-05-14 | Microinverter for photovoltaic panels |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD842Y MD842Y (en) | 2014-11-30 |
| MD842Z true MD842Z (en) | 2015-06-30 |
Family
ID=51982820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDS20140063A MD842Z (en) | 2014-05-14 | 2014-05-14 | Microinverter for photovoltaic panels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD842Z (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD944Z (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Inverter for photovoltaic module |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD1040Z (en) * | 2016-02-16 | 2017-01-31 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Alternating current-to-direct current voltage converter |
| MD1058Z (en) * | 2016-02-16 | 2017-04-30 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Bidirectional alternating current voltage-to-alternating current voltage converter |
-
2014
- 2014-05-14 MD MDS20140063A patent/MD842Z/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| AN1444 Grid-Connected Solar MicroinverterReference Design by Alex Dumais and Sabarish Kalyanaraman, 2012, 54p. Regăsit în Internet la 16.09.2014, url: http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01444A.pdf * |
| AN4070 Application note. 250 W grid connected microinverter by Rosario Attenaslo, December 2012, 53 p. Regăsit în Internet la 16.09.2014, url: http://www.st.com/st-web-ui/static/active/jp/resource/technical/document/%20application_note/DM00050692.pdf * |
| Micro Inverter Solutions, publicat 04.07.2013 şi regăsit în Internet la 16.09.2014, url: https://web.archive.org/web/20130704220340/http://www.infineon.com/cms/en/product/applications/solar/micro-inverter.html * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD944Z (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Inverter for photovoltaic module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD842Y (en) | 2014-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11088632B2 (en) | Multi-channel inverter systems including coupled inductors | |
| Bac et al. | A SiC-based matrix converter topology for inductive power transfer system | |
| US9467054B2 (en) | Current sensing apparatus for resonant tank in an LLC resonant converter | |
| US10348180B2 (en) | Converter with phase-offset switching | |
| CN105191097A (en) | Apparatus and method for resonant converters | |
| Kasper et al. | Hardware verification of a hyper-efficient (98%) and super-compact (2.2 kW/dm 3) isolated AC/DC telecom power supply module based on multi-cell converter approach | |
| Chang et al. | Analysis and design of a current-source CLCC resonant converter for DBD applications | |
| US20140184176A1 (en) | Power transmitting apparatus for digitally controlling voltage and current of alternating current signal | |
| CA2724496A1 (en) | Series-parallel resonant inverters | |
| CN101662214A (en) | High voltage isolating switch power and a plurality of output isolated switch power systems | |
| MD842Z (en) | Microinverter for photovoltaic panels | |
| US9595862B1 (en) | Multi-level inverter systems | |
| JP6297565B2 (en) | Rectifier circuit and method for unbalanced two-phase DC grid | |
| Diaz et al. | A high-voltage AC/DC resonant converter based on PRC with single capacitor as an output filter | |
| Ramesh et al. | Interleaved boost converter fed with PV for induction motor/agricultural applications | |
| CN105978389A (en) | Low-frequency current ripple inhibition digital control apparatus of bridge type micro inverter | |
| Shi et al. | Leakage current elimination mechanism for photovoltaic grid-tied inverters | |
| Sangari et al. | Analysis of impedance source inverter topologies for grid integration of PV inverters | |
| Mita et al. | Analysis and design of wireless power transfer system with asymmetrical duty-cycle controlled class-D ZVS inverter | |
| CN203800839U (en) | Bootstrap driving unipolar SPWM non-isolated grid-connected inverter circuit | |
| CN206180893U (en) | A multistage electric energy transfer circuit of high power density for wind power generation is incorporated into power networks | |
| Rahman et al. | Synchronisation of output voltage waveforms in phase synchronous inverter with LCL filter for smart grid systems | |
| CN210867534U (en) | High-power modular switching power supply | |
| Aparna et al. | Series parallel resonant converter for Electrical Dischage Machining power supply | |
| CN108365770A (en) | A kind of single input half-bridge inverter and its control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG9Y | Short term patent issued | ||
| KA4A | Patent for invention lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) |