Increasing the efficiency of a 5 KW home autonomous solar power plant without a separate charging converter

Abstract

The assessment of the parameters of the power section of the converter as part of an autonomous PV plant installation with a rated power of 5000 W, designed to supply consumers with single-phase sinusoidal voltage of 220 V 50 Hz using a transformerless circuit is provided. The structure of the proposed PV plant differs from traditional structures. In the proposed structure, the DC voltage converter is connected with its input to the series connection of solar panels and performs the function of maximizing the output power and its output is connected to the DC link – the battery. The voltage-source inverter with sin pulse-width modulation is also connected to this link, its output voltage is the supply voltage of consumers. The minimum battery voltage is slightly higher than the output voltage amplitude of the DC/AC inverter. In this structure, unlike common systems with a 48V battery, there is no need for a separate bidirectional DC/DC converter with the functions of ensuring the coordination of the battery voltages and the internal DC voltage link (about 400 V, from which the voltage-source inverter is powered) and ensuring the charge – discharge of the battery with a set power from half the nominal power and above. Дається оцінка параметрів силової частини перетворювача у складі автономної сонячної фотоелектричної установки з номінальною потужністю 5000 Вт, призначеної для живлення споживачів однофазною синусоїдальною напругою 220 В 50 Гц за без-трансформаторною схемою. Структура фотоелектричної установки, що пропонується, відрізняється від традиційних структур тим, що, що перетворювач постійної напруги, який своїм входом під'єднаний до послідовного з'єднання сонячних панелей і здійснює функцію максимізації вихідної потужності, своїм виходом під'єднаний до ланки постійного струму – акумуляторної батареї. До цієї ж ланки під'єднано автономний інвертор напруги з широтно-імпульсною модуляцією за синусоїдальним законом, його вихідна напруга є напругою живлення споживачів. Мінімальна напруга акумулятора дещо вища за амплітуду вихідної напруги інвертора напруги. У такій структурі, на відміну від розповсюджених систем з акумуляторною батареєю напругою 48В, нема необхідності у окремому двоспрямованому перетворювачі постійної напруги з функціями забезпечення узгодження напруг акумулятора і внутрішньої ланки постійної напруги (біля 400 В, від якої живиться автономний інвертор напруги) і забезпечення заряду – розряду акумулятора з встановленою потужністю від половини номінальної потужності та вище.