Solartransformator

Ein Solartransformator ist eine Kernenergieausrüstung, die speziell für Solarstromerzeugungssysteme entwickelt wurde. Es wandelt den vom Wechselrichter ausgegebenen Niederspannungs-Wechselstrom in Mittel- und Hochspannungs-Wechselstrom um, der für den Netzanschluss oder die Übertragung über große Distanzen geeignet ist, um Leitungsverluste zu reduzieren, die Übertragungseffizienz zu verbessern und eine elektrische Isolierung vom Stromnetz zu erreichen und so den sicheren und stabilen Betrieb des Systems zu gewährleisten.

Die Hauptfunktion eines Solartransformators ist die Spannungserhöhung. Solarmodule erzeugen Niederspannungs-Gleichstrom (DC), der von einem Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt wird.

• Spannungsverstärkung: Der von Solarmodulen erzeugte Niederspannungs-Gleichstrom (DC), typischerweise zwischen 400 V und 1000 V, ist nicht für die Übertragung über große Entfernungen geeignet. Es wird über einen Wechselrichter in Wechselstrom (AC) von 11 kV, 33 kV oder sogar höher umgewandelt, um die Netzzugangsstandards zu erfüllen und eine verlustarme Übertragung über große Entfernungen sowie einen sicheren Netzanschluss elektrischer Energie zu erreichen.
• Elektrische Isolierung: Erzielung einer physischen Isolierung zwischen der Seite des Photovoltaiksystems (Primärseite) und der Netzseite (Sekundärseite), Verhinderung von Hochspannungsrückflüssen oder Fehlerströmen im Netz und Schutz der Sicherheit von Kerngeräten wie Wechselrichtern und Batterien.
• Optimierung der Stromqualität: Unterdrücken Sie die von Wechselrichtern erzeugten 3., 5. und 7. Harmonischen (die gesamte harmonische Verzerrung kann 8–15 % erreichen), reduzieren Sie die Verschmutzung des Stromnetzes und stellen Sie sicher, dass der netzgekoppelte Strom den nationalen Standards entspricht.
• Systemanpassung und stabile Unterstützung: Anpassung an die Schwankungseigenschaften der Photovoltaik-Leistung, gute Überlastfähigkeit (kann kurzzeitigen Belastungen von 110 % bis 120 % standhalten), Anpassung an häufige Leistungsschwankungen aufgrund von Beleuchtungsänderungen und Gewährleistung eines stabilen Betriebs des Systems.
• Funktionsprinzip: Der Transformator besteht aus einem geschlossenen Eisenkern und zwei isolierten Wicklungen: Die Primärwicklung ist an eine Niederspannungsversorgung angeschlossen und die Sekundärwicklung gibt elektrische Energie mit hoher Spannung ab.
• Gemäß dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion kann die Spannung proportional erhöht werden, indem das Windungsverhältnis der Primär- und Sekundärwicklung angepasst wird.
• Die Energieübertragung erfolgt durch Magnetfeldkopplung ohne direkte elektrische Verbindung, wodurch die Doppelfunktion Spannungsumwandlung und elektrische Isolierung erreicht wird.

Bei der Auswahl eines Solartransformators wird der Typ in erster Linie anhand der Installationsumgebung, der Kapazitätsanforderungen und der Sicherheitsstandards bestimmt:

Der größte Unterschied zwischen Solartransformatoren und gewöhnlichen Leistungstransformatoren besteht darin, dass sie mit den besonderen elektrischen Eigenschaften von Photovoltaikanlagen umgehen müssen:

• Umgang mit Oberschwingungen und hohem dv/dt: Der Wechselrichter verwendet hochfrequente Pulsweitenmodulationstechnologie (PWM), um nicht sinusförmige Ströme auszugeben, einschließlich Oberschwingungen höherer Ordnung und steiler Spannungsfronten (dv/dt kann 500 V/Mikrosekunde erreichen), was leicht zu zusätzlichen Wirbelstromverlusten und lokaler Überhitzung in der Transformatorwicklung führen kann, was die Alterung der Isolierung beschleunigt.
• Lösung: Verwenden Sie eine spezielle Wicklungsstruktur (z. B. eine geteilte Wicklung) und eine elektrostatische Abschirmschicht, um hochfrequente Wellen zu filtern und die Hauptisolierung zu schützen.
• Umgang mit Spannungsschwankungen und Gleichstromkomponenten: Die Photovoltaik-Stromerzeugung wird durch das Wetter beeinflusst, was zu großen Leistungsschwankungen und dem Risiko der Einspeisung von Gleichstromkomponenten führt, was zu einer Sättigung und Erwärmung des Transformatorkerns führen kann.
• Lösung: Entwerfen Sie einen größeren Spannungsregelungsbereich (z. B. ± 2 × 2,5 %) und sorgen Sie für eine bestimmte magnetische Gleichstromtoleranz.
• Umgang mit rauen Umgebungen: Photovoltaik-Kraftwerke werden häufig in extremen Umgebungen wie Wüsten, Hochebenen und Küstengebieten gebaut und sind Herausforderungen wie hohen Temperaturen, Sandstürmen, Salznebelkorrosion und großen Temperaturunterschieden zwischen Tag und Nacht ausgesetzt.
• Lösung: Verbessern Sie den Schutzgrad (IP54/65), verwenden Sie eine C5-M-Korrosionsschutzbeschichtung und verwenden Sie Isoliermaterialien, die UV-beständig und hochtemperaturbeständig sind.

Solartransformatoren sind ein unverzichtbares Glied in Photovoltaikanlagen und müssen drei Hauptfunktionen erfüllen: Verstärkung, Isolierung und Filterung. Die Wahl des richtigen Transformators hängt nicht nur von der Kapazität und Spannung auf dem Typenschild ab, sondern auch von seiner Fähigkeit, Oberwellenunterdrückung, Wärmeableitungsdesign und Umgebungsanpassungsfähigkeit zu optimieren. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um die Stromerträge von Photovoltaikkraftwerken über ihren gesamten 25-jährigen Lebenszyklus hinweg sicherzustellen.

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