Onduleur de couplage au réseau - comprendre les principes de base
Qu'est-ce qu'un onduleur de couplage au réseau ?
Les onduleurs raccordés au réseau sont généralement divisés en onduleurs de production d'énergie photovoltaïque raccordés au réseau, onduleurs de production d'énergie éolienne raccordés au réseau, onduleurs de production d'énergie électrique raccordés au réseau et onduleurs de production d'énergie électrique raccordés au réseau pour d'autres équipements de production d'énergie. La principale caractéristique des onduleurs connectés au réseau est leur puissance élevée et leur faible coût.
L'onduleur de couplage au réseau est généralement utilisé dans les systèmes de centrales photovoltaïques à grande échelle, où de nombreuses chaînes photovoltaïques parallèles sont connectées à l'entrée CC d'un même onduleur centralisé. En général, les modules de puissance triphasés IGBT sont utilisés pour les puissances élevées, et les transistors à effet de champ sont utilisés pour les puissances plus faibles. Parallèlement, un contrôleur de conversion DSP est utilisé pour améliorer la qualité de l'énergie générée, la rendant très proche d'un courant sinusoïdal.
Principe de fonctionnement de l'onduleur de couplage au réseau
Lorsque le réseau public est hors tension, le côté réseau est équivalent à un état de court-circuit. À ce moment-là, l'onduleur fonctionnant sur le réseau se protège automatiquement en cas de surcharge. Lorsque le microprocesseur détecte une surcharge, en plus de bloquer le signal SPWM, il déconnecte également le disjoncteur connecté au réseau. À ce moment-là, si le champ solaire produit de l'énergie, l'onduleur fonctionnera dans un état de fonctionnement séparé.
Lorsqu'il fonctionne seul, le contrôle est relativement simple, c'est-à-dire l'état de rétroaction négative de la tension CA. Le microprocesseur détecte la tension de sortie de l'onduleur et la compare à la tension de référence (généralement 220 V), puis contrôle le cycle de travail de la sortie PWM pour obtenir l'inversion et la stabilité. 
Bien entendu, le fonctionnement indépendant repose sur le fait que le champ solaire peut fournir une puissance suffisante à ce moment-là. Si la charge est trop importante ou si les conditions d'ensoleillement sont mauvaises, l'onduleur ne peut pas fournir une puissance suffisante et la tension aux bornes du champ de cellules solaires diminue, ce qui réduit la tension CA de sortie et fait entrer l'onduleur dans un état de protection contre les basses tensions. Lorsque le réseau électrique reprend l'alimentation, l'onduleur passe automatiquement à l'état de rétroaction.
Principales caractéristiques de l'onduleur de couplage au réseau
- Haute efficacité
Le prix actuel des cellules solaires étant relativement élevé, il est nécessaire de trouver des moyens d'améliorer l'efficacité de l'onduleur afin de maximiser l'utilisation des cellules solaires et d'améliorer l'efficacité du système. - Haute fiabilité
À l'heure actuelle, les systèmes de centrales photovoltaïques sont principalement utilisés dans des zones reculées, et de nombreuses centrales ne sont ni surveillées ni entretenues. L'onduleur doit donc avoir une structure de circuit raisonnable, une sélection stricte des composants et disposer de diverses fonctions de protection.
- Large plage de tension d'entrée adaptable
La tension aux bornes de la cellule solaire varie en fonction de la charge et de l'intensité de la lumière du soleil. En particulier, lorsque la batterie vieillit, sa tension aux bornes varie dans une large gamme. Par exemple, pour une batterie de 12V, la tension aux bornes peut varier entre 10V et 16V. L'onduleur doit donc assurer un fonctionnement normal dans une plage de tension d'entrée CC plus large.
Quelle est la différence entre un onduleur hors réseau et un onduleur relié au réseau ?
Un onduleur hors réseau est un système séparé du réseau électrique public. Le courant continu généré par les panneaux solaires est d'abord stocké dans la batterie, puis la batterie est transportée vers l'onduleur hors réseau pour être inversée. Le courant alternatif généré peut être directement fourni à la charge. Elle peut également être utilisée et retournée dans la batterie. Ce système convient mieux aux zones dépourvues de réseau électrique, telles que les zones désertiques, les plateaux et les zones forestières, et permet de répondre aux besoins en énergie électrique à tout moment.
L'onduleur connecté au réseau convient généralement aux systèmes des grandes centrales électriques où de nombreuses chaînes photovoltaïques parallèles sont connectées à l'entrée CC d'un même onduleur centralisé. La principale différence de l'onduleur connecté au réseau est qu'il n'utilise pas de batterie de stockage. Le courant continu produit par les panneaux solaires peut être directement converti en courant alternatif par l'onduleur et envoyé directement au réseau électrique public. Toutefois, il existe des seuils correspondants, c'est-à-dire que les réglementations et politiques pertinentes du réseau électrique local doivent être respectées, faute de quoi la connexion au réseau ne peut pas être assurée.
Points clés pour la sélection des onduleurs connectés au réseau
1. Avec fonction de surveillance en temps réel
Si le système de production d'énergie photovoltaïque est intégré au réseau électrique public, l'état de sortie du système de production d'énergie photovoltaïque (démarrage du système de production d'énergie photovoltaïque, fonctionnement, veille, arrêt, état de défaut) et l'état du réseau électrique public doivent être surveillés en temps réel, et l'état du réseau électrique public doit être jugé en fonction des résultats de la détection. Des opérations de contrôle de la commutation ou d'autres opérations sont nécessaires. Cela permet de garantir un fonctionnement sûr et fiable des systèmes de production d'énergie photovoltaïque et des réseaux électriques publics.
2. Avec fonction de suivi de la puissance maximale (MPPT)
La courbe de sortie du champ photovoltaïque n'étant pas linéaire, l'onduleur photovoltaïque connecté au réseau (ci-après dénommé "onduleur") doit intégrer une technologie de contrôle de suivi de la puissance maximale (MPPT) afin de garantir que le champ photovoltaïque produit de l'énergie électrique à la puissance maximale.
3. Rendement de sortie de l'onduleur
À pleine charge, le rendement de sortie de l'onduleur doit être supérieur à 95%. Lorsque la puissance d'entrée de l'onduleur est égale à 10% de sa puissance nominale, le rendement de sortie de l'onduleur doit être supérieur à 90%.
4. La forme d'onde de sortie de l'onduleur doit répondre aux exigences de connexion au réseau.
La forme d'onde, l'amplitude et la phase de la tension de sortie de l'onduleur doivent être compatibles avec le réseau public, de sorte que l'alimentation électrique du réseau public puisse se faire sans perturbation.
5. Capacité à protéger les îles
Lorsque le réseau électrique public interrompt l'alimentation en raison de défauts électriques externes, d'erreurs de fonctionnement, de facteurs naturels, etc., afin d'éviter d'endommager l'équipement électrique et d'assurer la sécurité du personnel chargé de la maintenance du réseau, l'onduleur doit être doté de capacités de protection contre l'îlotage.
6. Fonction de protection parfaite
L'onduleur doit être doté d'une protection contre les sous-tensions d'entrée, d'une protection contre les surintensités, d'une protection contre les courts-circuits de sortie, d'une protection contre les inversions de connexion d'entrée, d'une protection contre la foudre et d'autres fonctions.
7. Plage de tension continue d'entrée de l'onduleur
Étant donné que la tension aux bornes du champ photovoltaïque varie fortement en fonction de la charge et de l'intensité de l'ensoleillement, l'onduleur doit fonctionner normalement dans une plage de tension d'entrée CC plus large, et la tension CC d'entrée maximale de l'onduleur doit être supérieure à la tension maximale du champ photovoltaïque.
8. Tension de sortie et fréquence de l'onduleur
La tension de sortie nominale de l'onduleur doit être égale à la tension nominale du réseau public, et la fréquence nominale de l'onduleur doit être égale à la fréquence du réseau public.
