Fotogalvaaniliste (PV) süsteemide üha suurenev kasutuselevõtt elamu-, äri- ja tööstusrakendustes nõuab põhjalikku mõistmist erinevat tüüpi elektriliste koormustega-mahutavate, induktiivsete ja takistustega, mis interakteeruvad nende süsteemidega. See artikkel pakub põhjalikku analüüsi nende koormusitüüpide, nende omaduste, mõju PV-süsteemi jõudluse ja võrdlevate hinnangute kohta. Erilist rõhku pannakse PV-rakendustes kasutajapoolsele koormusele, sealhulgas nende mõju energiakvaliteedile, tõhususele ja süsteemi stabiilsusele. Arutelu hõlmab ka leevendusstrateegiaid PV -süsteemi jõudluse optimeerimiseks erineva koormuse tingimustes.

Fotogalvaanilised (PV) süsteemid integreeritakse üha enam tänapäevastesse elektrivõrkudesse, eriti kasutaja poolel, kus nad tarnivad elektrit elamu-, äri- ja tööstuskabijatele. PV -süsteemide tõhusus ja stabiilsus sõltuvad märkimisväärselt ühendatud koormuste olemusest. Elektrilisi koormusi saab laias laastus jagada kolme tüüpi:

Takistuskoormused - puhas takistus

Induktiivsed koormused - olulise induktiivsusega koormused

Mahtuvuslikud koormused - domineeriva mahtuvusega koormused

Iga koormuse tüüp interakteerub erinevalt PV -muunduritega, mõjutades energiakvaliteeti, tõhusust ja süsteemi usaldusväärsust. Selles artiklis uuritakse neid interaktsioone üksikasjalikult, pakkudes võrdlevat analüüsi ja soovitusi PV -süsteemi optimaalseks kavandamiseks.

Koormustüüpide põhiomadused

Takistusliku koormuse määratlus

Takistuskoormus on lihtsaim tüüp, kus vool ja pinge on faasis. Nad tarbivad tõelist jõudu (P) ega tooge reaktiivset jõudu (Q).

Peamised funktsioonid:

Power Factor (PF)=1 (Unity Power Factor).

Pinge ja voolu vahel pole faasi nihet.

Mõju PV -süsteemidele:

Tõhusus: kõrge, kuna reaktiivne võimsus pole seotud.

Stabiilsus: minimaalne mõju PV -muunduritele, kuna need tagavad stabiilse lineaarse koormuse.

Harmoonika: tühine, välja arvatud juhul, kui pole mittelineaarseid takistuslikke koormusi (nt dimmers).Takistuslike koormuste klassifikatsioon kasutaja poolel

Majapidamiskoormus

Valgustusseadmed (traditsioonilised hõõglambid, halogeeni volframlambid (soojuse tekitamine ja valguse kiirgamine hõõgniidi takistuse kaudu)

Kütteseadmed (elektriveeküttekehad, elektriküttekehad, elektrid, kätesoojendajad, elektriahjud, elektrilised triikrauad, lokirullid jne)

Vähese energiatarbega elektriseadmed (laadijad, elektrifännid jne)

Väikesed tööstuslikud ja kommertskoormused

Kütteseadmed väikeste poodide jaoks (näiteks kuumade joogimasinad lähikauplustes ja väikesed elektrilised ahjud (puhas takistusküte) pagariärides)

Mõnede vanaaegsete printerite ja koopiamasinate küttekomponendid (vastupidavuskomponendid))

Põllumajanduse lisaseadmed (väikeste kasvuhoonete elektrijuhtmed (soojuse säilitamiseks), väikesed vesiviljeluse elektrilised küttevardad)

Induktiivse koormuse määratlus

Induktiivsed koormused toovad kasutusele faasi viivituse, kus vool jääb induktiivse reageerimise tõttu pingest maha (xl=2 πfl).

Peamised funktsioonid:

Võimsustegur (PF) <1 (mahajäämine).

Reaktiivne energiatarve (q=vi sinφ).

Mõju PV -süsteemidele:

Tõhusus: vähendatud reaktiivsete jõudude kadude tõttu.

Stabiilsus: võib põhjustada pingetilku ja energia kõikumisi.

Harmoonika: võib tutvustada harmoonilisi, kui mittelineaarsed (nt muutuva sagedusega draivid).

Vähendamise strateegiad:

Võimsusteguri korrigeerimise (PFC) kondensaatorid, et kompenseerida mahajäänud PF.

Aktiivsete filtrite kasutamine harmooniliste leevendamiseks.Kasutajapoolsete induktiivsete koormuste klassifitseerimine

Mootoritüüpi koormused

Majapidamisseadmed (külmikukompressorid, kliimaseadmete kompressorid ja ventilaatori mootorid, pesumasina mootorid, mikrolaineahi pöördlauamootorid, kapuutsimootorid jne)

Tööstus- ja kommertsseadmed (veepumba mootorid (põllumajanduslik niisutamine, veevarustussüsteemid), ventilaatorid (ventilatsioon, soojuse hajumine), konveieririhmamootorid, tööriistade mootorid, lifti ajamimootorid jne)

Väikesed seadmed (elektrilised tööriistad (näiteks elektripuuringud, lõikeautod), jooksulindimootorid, jahutusventilaatorite mootorid elektrisõidukite laadimisvaiad jne)

Elektromagnetilised seadmed

Solenoidventiilid (näiteks majapidamisgaasi ventiilid ja veepuhasti solenoidventiilid, mis kontrollivad klapi avanemist ja sulgemist, genereerides magnetvälja läbi mähise energiat)

Induktsioonipliit/induktsioonipliit (kasutades mähist vahelduva magnetvälja genereerimiseks, põhjustades köögitarvete soojenemist. Südakomponent on küttekeel)

Muud induktiivsed koormused

Elektriline keevitusmasin (paljude mähiste sees tugineb see töö ajal keevitusvoolu tekitamiseks elektromagnetilisele induktsioonile ja on tugev induktiivne koormus)

Mahtuvusliku koormuse määratlus

Mahtuvuslikud koormused toovad kasutusele faasijuhi, kus vool viib mahtuvusliku reageerimise tõttu pinge (xc=1/(2πfc)).

Peamised funktsioonid:

Võimsustegur (PF) <1 (juhtiv).

Reaktiivne energiatootmine (q=vi sinφ).

Mõju PV -süsteemidele:

Tõhusus: PFC jaoks kasutamisel võib tõhusust parandada, kuid liigne mahtuvus võib põhjustada ülepinge.

Stabiilsus: võib põhjustada resonantsiprobleeme ruudustiku induktiivsusega.

Harmoonika: võib harmoonilisi võimendada, kui see on valesti kujundatud.

Vähendamise strateegiad:

PFC kondensaatorite nõuetekohane suurus.

Harmooniliste filtrite kasutamine.Mahtuvuslike koormuste klassifikatsioon kasutaja poolel

Toiteelektroonikaseadmed

Sagedusmuunduri/muunduri alalisvoolu külgkondensaator (seadmete alalisvoolu sigin, näiteks fotogalvaanilised muundurid ja muutuva sagedusrajad (VFD), on tavaliselt varustatud suurema mahutavusega elektrolüütiliste kondensaatoritega, et tasandada alalisvoolupinge ja summutada pulsar))

Lülitu toiteallikate sisendfiltri kondensaatorid (mahtuvuslikud filtriahelad paigaldatakse tavaliselt arvutiserverite, kommunikatsioonipõhiste jaamade ja muude seadmete lüliti toiteallikate esiotsasse)

Toiteallikate vahetamine (mobiiltelefoni laadijad, sülearvuti adapterid, ruuteri toiteallikad, LED -kerged draiveri toiteallikad)

Inverter -seadmed majapidamisseadmetes (muunduri kliimaseadmed, muunduri pesumasinad, muunduri külmikud)

Elektroonilised instrumendid (printerid, koopiamasinad, mikrolaineahjud (mõned mudelid), telerid (eriti LCD -telerid, millel on sisemise energiatahvlil suur hulk kondensaatoreid) jne) jne))

Kompensatsiooni kondensaatori seade

Võimsusteguri korrigeerimise (PFC) kondensaatorid (tööstus- või äriruumides paigaldatakse võimsusteguri parandamiseks paralleelsed kondensaatori kompensatsiooniseadmed (eriti induktiivsete koormuste, näiteks mootorite reaktiivvõimsuse korvamiseks)

Fotogalvaaniliste energiajaamade SVG -seadmed (dünaamilised reaktiivse võimsusega kompensatsiooniseadmed (näiteks SVG) võivad ruudustiku pinge reguleerimiseks väljastada mahtuvusrežiimis reaktiivvõimsust)

PV -süsteemides koormustüüpide võrdlev analüüs

Kasutajapoolse koormuse kaalutlused PV-süsteemides

Kasutaja poolel olevad PV -süsteemid peavad hakkama saama takistuslike, induktiivsete ja mahtuvuslike koormuste seguga. Peamised väljakutsed hõlmavad:

Energiakvaliteedi probleemid

Pinge kõikumised äkilise induktiivse koormuse lülitumise tõttu.

Mittelineaarsete koormuste harmoonilised moonutused (nt muundurid, juhitud draiverid).

Reaktiivne võimsuse tasakaalustamatus, mis mõjutab ruudustiku stabiilsust.

Tõhususe optimeerimine

Maksimaalne võimsuse jälgimine (MPPT) peab arvestama erineva koormuse tüüpidega.

Inverteri suuruse põhjal tuleks arvestada reaktiivse jõu tippvajadustega.

Võrgustiku koostoime ja stabiilsus

Saarte riskid, kui PV -süsteemid ei suuda koormuse nõudlust vastata.

Sageduse ebastabiilsus, mis on tingitud liigsest mahtuvuslikust koormusest.

Leevendus- ja optimeerimisstrateegiad

PV -süsteemi jõudluse täiustamiseks segatud koormuste korral:

Aktiivse võimsusteguri korrigeerimine (PFC): kasutage muunduripõhist reaktiivvõimsuse kompenseerimist.

Harmoonilised filtrid: moonutuste leevendamiseks paigaldage passiivsed/aktiivsed filtrid.

Nutikas koormuse haldamine: prioriteetse määratleda takistuskoormused madala PV genereerimise ajal.

Energia säilitamise integreerimine: akud võivad reageerivaid energiavajadusi puhverdada.

PV -süsteemi jõudluse optimeerimiseks kasutaja poolel on ülioluline mõista mahtuvuslike, induktiivsete ja takistuslike koormuste käitumist. Kuigi vastupidavad koormused on kõige sirgjoonelisemad, siis induktiivsed ja mahtuvuslikud koormused pakuvad keerukust nagu reaktiivne jõud, harmoonilised ja stabiilsusprobleemid. Õigete leevendamise strateegiad, sealhulgas PFC, harmooniline filtreerimine ja nutika koormuse haldamine, on olulised PV tõhusaks ja usaldusväärseks integreerimiseks.

Märksõnad

Fotogalvaanilised (PV) süsteemid, kasutajapoolsed koormused, mahtuvuslikud koormused, induktiivsed koormused, takistuskoormused, võimsustegur (PF), reaktiivvõimsus (Q), tegelik võimsus (P), faasi nihe, harmoonilised moonutused.