Mae gwrthdroyddion yn chwarae rhan hanfodol mewn systemau cynhyrchu pŵer ffotofoltäig, gan drosi'r cerrynt uniongyrchol (DC) a gynhyrchir gan baneli ffotofoltäig yn gerrynt eiledol (AC) sy'n addas ar gyfer cysylltiad grid neu ddefnydd llwyth. Mae datblygiad technoleg gwrthdröydd wedi bod yn esblygu'n gyson i fodloni gofynion effeithlonrwydd uwch, ansawdd pŵer gwell, a chost is. Mae technoleg gwrthdröydd tair lefel - yn un o'r datblygiadau pwysig yn y maes hwn.
Mae'r cysyniad lefel mewn gwrthdroyddion yn cyfeirio at y lefel foltedd a ddefnyddir ar gyfer trosglwyddo signal neu drosi ynni. Dim ond dwy lefel foltedd sydd gan wrthdröydd dwy lefel -, uchel ac isel, sy'n syml o ran dyluniad ac yn addas ar gyfer cymwysiadau cost isel -. Fodd bynnag, mae tri gwrthdröydd lefel - yn cyflwyno pwynt canol foltedd -, gan ddarparu tair lefel foltedd, sy'n caniatáu ar gyfer rheoli foltedd yn fanylach ac sydd â nifer o fanteision sylweddol ar lefel y system1.
1.Ystyr technoleg tair lefel
Yn y 1980au, cynigiodd yr ysgolhaig o Japan, Nabae, gylched gwrthdröydd tair lefel yn seiliedig ar glampio deuod. Dangosir ei strwythur topolegol nodweddiadol yn y ffigur canlynol. Mae pob braich bont o'r gylched gwrthdröydd gyfan yn cynnwys 4 Transistor Deubegynol Gate Insulated (IGBTs) a 6 deuod.
Er bod y gylched tair lefel yn gymharol fwy cymhleth o ran topoleg, o'i gymharu â'r gylched gwrthdröydd dwy lefel draddodiadol na all ond allbwn lefelau uchel ac isel, gall y gylched gwrthdröydd newydd hon allbwn lefelau uchel ac isel trwy droad y tiwbiau uchaf ac isaf, ac allbwn lefel sero trwy effaith clampio'r deuod canolradd, sef cyfanswm o dri chyflwr lefel. Felly, fe'i gelwir yn gylched gwrthdröydd tair lefel.
Cymerwch y newid posibl ym mhwynt canol cangen pont gwrthdröydd Cam A yn y ffigur canlynol fel enghraifft i ddisgrifio'n fyr ystyr penodol y tair lefel.
- Pan fydd y ddau IGBT ar fraich pont cam A-yn dargludo, mae'r potensial ym mhwynt A yr un fath â'r potensial ar gyfer y bws positif, sef U/2. Y foltedd platfform straen y mae pob IGBT yn ei ddwyn yw U/2, fel y dangosir yn Dolen 1.
- Pan fydd y ddau IGBT o fraich bont isaf braich pont cam A-yn dargludo, mae'r potensial ym mhwynt A yr un fath â'r potensial bws negyddol, sef -U/2, a foltedd y llwyfan straen a ddioddefir gan bob IGBT yw U/2, fel y dangosir yn dolen 2.
- Pan fydd yr ail IGBT ar fraich pont cam A- a'r deuod clampio ffordd osgoi yn dargludo, mae pont gwrthdröydd cam A- mewn cyflwr olwyn rydd, ac mae'r potensial ym mhwynt A yr un peth â'r potensial ym mhwynt canol y bws, sef 0, fel y dangosir yn dolen 3.
O'r tair cylched dargludo yng ngham A a ddisgrifir uchod, gellir gwybod bod y potensial ym mhwynt A yn gallu cyflwyno tair lefel: U/2, 0, a -U/2, felly fe'i gelwir yn gyflwr tair lefel2.
2.Common Tri - Topoleg Lefel
2.1NPC1 Topoleg
Mae topoleg NPC1 (Niwtral - Point - Clamped) yn un o'r topolegau tair lefel - mwyaf clasurol. Mae'n optimeiddio'r dosbarthiad colled ac yn gwella EMI trwy optimeiddio'r mecanwaith trosi lefel llwybr presennol a sero -.
O dan amodau gwrthdröydd, mae colledion NPC1 wedi'u crynhoi'n bennaf yn y tiwbiau T1 / T4, gan gynnwys colledion dargludiad a cholledion newid. Mae T2 / T3 yn y cyflwr agored fel arfer, ac mae'r golled yn golled dargludiad yn bennaf. Mae D5/D6 yn dargludo yn ystod cymudo, ac mae ei golledion yn cynnwys colledion dargludiad a cholledion adfer gwrthdro.
O dan amodau cywiro, mae'r colledion wedi'u crynhoi'n bennaf mewn tiwbiau D1 / D4 a thiwbiau T2 / T3. Mae gan diwbiau D1/D4 golledion dargludiad a cholledion adfer gwrthdro, tra bod tiwbiau T2/T3 yn cynhyrchu colledion dargludiad a cholledion newid yn ystod cymudo. Mewn cyferbyniad, dim ond colledion dargludiad sydd gan diwbiau D2/D3 a D5/D6.
2.2 Topoleg NPC2
Mae topoleg NPC2 yn welliant yn seiliedig ar dopoleg NPC1. Yn NPC2, defnyddir pâr o IGBTs ag allyrwyr neu gasglwyr cyffredin a deuodau cyfochrog gwrth - i ddisodli'r deuodau clampio yn NPC1, gan leihau nifer y deuodau gan ddau. Yn NPC2, mae tiwbiau T1/T4 yn dwyn y foltedd bws llawn, ac mae tiwbiau T2/T3 yn dwyn hanner foltedd y bws.
Yng nghyflwr y gwrthdröydd, yn y cylch hanner positif -, mae T2 yn parhau i fod ar agor fel arfer, ac mae T1 a D3 yn cymudo; yn y cylch hanner negyddol -, mae T3 yn parhau i fod ar agor fel arfer, ac mae T4 a D2 yn cymudo.
Yn y cyflwr cywiro, mae'r broses gymudo hefyd yn debyg i un NPC1, ond oherwydd strwythur gwahanol y rhan clampio, mae'r dosbarthiad colled yn wahanol i ddosbarthiad NPC1. Yn gyffredinol, yn yr ystod amledd canolig - ac isel - newid -, mae cyfanswm colled topoleg NPC2 yn is na thopoleg NPC1.
Topoleg 2.3ANPC
Mae topoleg ANPC (Active Neutral - Point - Clamped) yn cael ei ffurfio trwy ddisodli'r deuodau clampio yn NPC1 gyda IGBTs a deuodau gwrth - cyfochrog. Mae'n ehangu dau lwybr cymudo lefel sero -, a thrwy ddewis a rheoli'r llwybrau cymudo lefel sero -, gellir cyflawni dosbarthiad colled mwy cytbwys a inductance strae dolen gymudo llai3.
Dulliau 3.Rheoli Tri Gwrthdröydd Lefel -
3.1 Rheoli Foltedd
3.1.1DC - Rheoli Foltedd Ochr
Mewn system cynhyrchu pŵer ffotofoltäig, mae angen cynnal sefydlogrwydd foltedd ochr DC - yr gwrthdröydd. Darperir y foltedd ochr DC - yn bennaf gan y paneli ffotofoltäig. Oherwydd dylanwad ffactorau megis dwyster golau a thymheredd, bydd foltedd allbwn y paneli ffotofoltäig yn amrywio. Felly, mae angen strategaeth rheoli foltedd ochr DC -. Mae'r dulliau a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys defnyddio trawsnewidydd hwb neu drawsnewidydd hwb bwc - o flaen y gwrthdröydd i addasu'r foltedd ochr DC - i werth sefydlog. Er enghraifft, pan fo foltedd allbwn y paneli ffotofoltäig yn is na'r gwerth gofynnol, gall y trawsnewidydd hwb gynyddu'r foltedd; pan fydd yn uwch, gall y bwc - trawsnewidydd hwb addasu'r foltedd i'r lefel briodol.
3.1.2Canol - Rheolydd Pwynt Potensial
Mewn tri gwrthdröydd lefel -, mae'r amrywiad potensial pwynt canol - yn broblem gyffredin, yn enwedig mewn topolegau math NPC -. Bydd yr amrywiad potensial pwynt canol - yn effeithio ar ansawdd tonffurf foltedd allbwn a dibynadwyedd y ddyfais. Mae yna lawer o ddulliau i reoli'r potensial pwynt canol -. Un dull yw ychwanegu cydran modd - cyffredin at y signal modiwleiddio. Er enghraifft, yn y dull modiwleiddio lled pwls sinusoidal - (SPWM), mae foltedd modd cyffredin - yn cael ei ychwanegu at y foltedd cyfeirio i addasu amser codi tâl a gollwng y cynhwysydd pwynt canol -, er mwyn cynnal sefydlogrwydd y potensial pwynt canol -. Dull arall yw defnyddio system rheoli adborth i ganfod y potensial pwynt canol - ac addasu cyflwr newid y gwrthdröydd yn ôl y gwyriad i gyflawni cydbwysedd potensial pwynt canol -4.
3.2 Rheolaeth Gyfredol
3.2.1Grid - Rheolydd Cyfredol Cysylltiedig
Ar gyfer gwrthdroyddion ffotofoltäig cysylltiedig â grid -, mae angen sicrhau bod y cerrynt allbwn yn yr un amledd a chyfnod â foltedd y grid. Cyflawnir hyn trwy strategaeth reoli gyfredol gysylltiedig â'r grid -. Dull cyffredin yw defnyddio dolen glo cam - (PLL) i gydamseru'r cerrynt allbwn â foltedd y grid. Gall y PLL olrhain amlder a chyfnod foltedd y grid yn gyflym ac yn gywir. Yn seiliedig ar allbwn y PLL, mae rheolydd cerrynt wedi'i ddylunio, megis rheolydd cymesur - integrol (PI) neu reolwr cymesurol - soniarus (PR). Mae'r rheolydd presennol yn addasu foltedd allbwn y gwrthdröydd yn ôl y gwyriad rhwng y cerrynt cyfeirio a'r cerrynt allbwn gwirioneddol i sicrhau bod y cerrynt allbwn yn bodloni gofynion cysylltiad y grid -.
3.2.2Allbwn Rheolaeth Harmonig Gyfredol
Yn ogystal â sicrhau'r un amledd a chyfnod â foltedd y grid, mae hefyd angen rheoli cynnwys harmonig y cerrynt allbwn. Fel y soniwyd uchod, mae gan dri gwrthdröydd lefel - gynnwys harmonig cerrynt allbwn is na dau wrthdröydd lefel -, ond mewn rhai senarios cymhwyso manwl - uchel, mae angen rheolaeth harmonig bellach o hyd. Gellir cyflawni hyn trwy optimeiddio'r strategaeth fodiwleiddio. Er enghraifft, gall defnyddio gofod - pwls fector - modiwleiddio lled (SVPWM) yn lle SPWM traddodiadol leihau cynnwys harmonig y cerrynt allbwn. Yn ogystal, gellir defnyddio rhai algorithmau rheoli uwch, megis rheolaeth ymlaen porthiant harmonig - a rheolaeth iawndal harmonig aml -, i leihau ymhellach gynnwys harmonig y cerrynt allbwn5.
4.Manteision Tri Gwrthdröydd Lefel - O'u Cymharu â Dau Wrthdröydd Lefel -
4.1 Tonffurf allbwn foltedd
Allbwn tonffurf foltedd gan y gylched gwrthdröydd dwy lefel:
Allbwn tonffurf foltedd gan gylched gwrthdröydd tair lefel:
Egwyddor sylfaenol gwrthdröydd tair lefel yw defnyddio lefelau lluosog i syntheseiddio ton gam i frasamcanu foltedd allbwn sinwsoidaidd. Oherwydd bod ganddo lefel allbwn ychwanegol o'i gymharu â gwrthdröydd dwy lefel, mae'r don PWM y mae'n ei allbynnu yn agosach at donffurf sinwsoidaidd. Mae'r ddau ffigur uchod yn gymhariaeth o allbwn tonffurfiau PWM fesul gwrthdröydd dwy lefel a thair lefel. Gellir gwahaniaethu'n reddfol bod allbwn tonffurf PWM wrth y gwrthdröydd tair lefel yn nes at sin a bod ganddo lai o grychdonni6.
4.2 Colled Newid
Mewn cylched gwrthdröydd tair lefel, mae foltedd bws DC U yn cael ei rannu gan ddau IGBT. Y foltedd a gludir gan bob IGBT ar fraich y bont yw hanner y foltedd mewnbwn ar yr ochr DC, U/2. Mewn cylched gwrthdröydd dwy lefel, dim ond un IGBT sy'n cario'r foltedd bws DC, a'r foltedd a gludir gan bob IGBT ar fraich y bont yw'r foltedd mewnbwn yn uniongyrchol ar yr ochr DC, hynny yw, U. Felly, mewn cylched gwrthdröydd tair lefel, mae'r IGBT yn dwyn hanner foltedd y ddwy -lefel un ar ddechrau'r dargludiad{7} a'r foltedd un ar ddechrau'r dargludiad. Mae hyn yn penderfynu bod colled newid y tair{9}}lefel IGBT yn llawer llai na'r ddwy lefel un7.
4.3 Amlder Uchel
Mae lefel foltedd y cymhwysiad yn effeithio ar IGBTs foltedd uchel, sy'n pennu bod eu hamledd newid a chyflymder newid yn llawer llai na rhai IGBTs foltedd isel. Fodd bynnag, mae'r system tair lefel yn galluogi cymhwyso IGBTs foltedd isel amledd uchel. O'i gymharu â hidlwyr pŵer gweithredol, mae lefel yr amlder newid yn adlewyrchu'n uniongyrchol nid yn unig y cyflymder iawndal ond hefyd lled yr ystod amlder iawndal cyraeddadwy. Po uchaf yw'r band amledd lle mae'r amlder newid wedi'i leoli, Po fwyaf yw'r band amledd hidlo y gall hidlydd ei ddewis i'w weithredu, y culaf y dylai fod; i'r gwrthwyneb, y culach y dylai fod8.
4.4 Cymhariaeth Meintiol
Mae esblygiad llinell cynnyrch SMA yn brawf da.
- Cynnyrch technoleg dwy lefel: Sunny Tripower Series.
- Cynnyrch technoleg tair lefel: Sunny Highpower Series.
O'r data yn y ddau graff uchod, gellir cael mai 98.1% yw effeithlonrwydd mwyaf y ddau gynnyrch gwrthdröydd ffotofoltäig lefel technoleg, a'r effeithlonrwydd yn Ewrop yw 97.8%. Gall effeithlonrwydd mwyaf y cynhyrchion gwrthdröydd ffotofoltäig technoleg tair lefel gyrraedd 99.1%, tra yn Ewrop gall fod yn 98.8%. O gymharu'r ddau, gellir gweld bod effeithlonrwydd y tair cynnyrch technoleg lefel wedi cynyddu 1%9.
5. Tueddiadau Datblygu'r Dyfodol
5.1 Integreiddio â Deunyddiau Lled-ddargludyddion Newydd
Gyda datblygiad technoleg lled-ddargludyddion, mae deunyddiau lled-ddargludyddion newydd fel silicon carbid (SiC) a gallium nitride (GaN) yn cael eu cymhwyso'n raddol i wrthdroyddion. Mae gan y deunyddiau hyn symudedd electronau uwch, foltedd torri i lawr uwch, ac mae gwrthiant - yn is na deunyddiau silicon traddodiadol. Gall integreiddio technoleg gwrthdröydd tair lefel - â deunyddiau lled-ddargludyddion newydd wella perfformiad gwrthdroyddion ymhellach. Er enghraifft, gall defnyddio SiC MOSFETs mewn tair gwrthdröydd lefel - leihau colled newid a cholled dargludiad y dyfeisiau, gwella effeithlonrwydd y gwrthdröydd, a chynyddu amlder newid, sy'n ffafriol i leihau maint a phwysau'r gwrthdröydd ymhellach a gwella ei ddwysedd pŵer.
5.2 Deallusrwydd a Digidoli
n y dyfodol, bydd tri gwrthdröydd lefel - yn fwy deallus a digidol. Gyda datblygiad technoleg microelectroneg a thechnoleg rheoli digidol, gall gwrthdroyddion fod â rheolwyr a synwyryddion digidol mwy datblygedig. Gall y rheolyddion digidol hyn weithredu algorithmau rheoli mwy cymhleth, megis rheolaeth addasol, rheolaeth ragfynegol, a diagnosis - o namau a rheolaeth atgyweirio hunan-. Gall y synwyryddion fonitro statws gweithredu'r gwrthdröydd mewn - amser real, megis tymheredd, foltedd, cerrynt, a statws iechyd dyfais. Trwy algorithmau deallus a monitro amser go iawn -, gall y gwrthdröydd addasu ei baramedrau gweithredu yn ôl y sefyllfa wirioneddol, gwella effeithlonrwydd a dibynadwyedd y system, a gwireddu monitro o bell a rheolaeth ddeallus.
5.3 Cymwysiadau Pŵer Uwch - Foltedd ac Uwch -
Wrth i raddfa cynhyrchu pŵer ffotofoltäig barhau i ehangu, mae'r galw am wrthdroyddion pŵer foltedd - uwch ac uwch - hefyd yn cynyddu. Mae gan dechnoleg gwrthdröydd tair lefel - y potensial i ateb y galw hwn. Trwy optimeiddio topoleg a strategaeth reoli tri gwrthdröydd lefel -, a defnyddio dyfeisiau â sgôr foltedd - uchel o -, gellir cynyddu foltedd allbwn a phŵer tri gwrthdröydd lefel - ymhellach. Mae hyn o arwyddocâd mawr ar gyfer gweithfeydd pŵer ffotofoltäig ar raddfa - fawr a - foltedd uchel - trawsyrru - llinell - systemau cynhyrchu ffotofoltäig cysylltiedig, a all leihau nifer y gwrthdroyddion sydd eu hangen, symleiddio strwythur y system, a lleihau cost gyffredinol y system10.
- Yu, Chengzhuo, 2023, Rheoli gwrthdröydd PWM 3 lefel ar gyfer -systemau cynhyrchu ffotofoltäig cysylltiedig â'r grid.
- Zhihu, Eglurhad o ragoriaeth technoleg tair lefel.
- Rhwydwaith nad yw'n rhwydwaith, egwyddor cylched tair lefel a dadansoddiad topoleg cylched cyffredin.
- Yn frwd dros electroneg, cynllun dylunio gwrthdröydd wedi'i gysylltu T{0}}teipiwch dair lefel grid ffotofoltäig.
- Tang, Yao, 2023, Dylunio a rheoli gwrthdröydd math tair lefel T rhyngddalennog ar gyfer cymhwysiad pŵer uchel.
- Seliwr electronig, Cymhariaeth o fanteision systemau tair lefel a dwy lefel.
- CSDN, Y gwahaniaeth rhwng dwy lefel a thair-lefel.
- Baidu Wenku, Cymhariaeth rhwng dwy{0}lefel a thair-lefel.
- SMA, Data cynnyrch o wefan swyddogol SMA.
- Qitian Power, gwrthdröydd cyfochrog topoleg tair lefel.
