Основні типи та принципи роботи фотоелектричних інверторів

Фотоелектричні інвертори можна в основному розділити на чотири категорії: централізовані, рядкові, розподілені та мікроінвертори. Централізована інверторна система має велику загальну потужність і в основному використовується у великих проектах, таких як наземні фотоелектричні електростанції з хорошими умовами освітлення; Розподілені інвертори можна розділити на струнні інвертори та мікроінвертори, які зазвичай використовуються в малих і середніх промислових, комерційних і побутових фотоелектричних системах генерації електроенергії, у яких ланцюжковий тип є основним типом розподіленого інвертора. Розподілені інвертори мають як централізовані, так і рядкові функції та широко використовуються в таких проектах, як гірські лідери. Мікроінвертор повинен відстежувати максимальне пікове значення потужності кожного фотоелектричного модуля незалежно, а потім об’єднуватися в мережу змінного струму після інверсії. Потужність окремої одиниці мікроінвертора зазвичай становить менше 1 кВт.

Кількість фотоелектричних груп централізованого доступу є великою, а одиночна потужність зазвичай перевищує 500 кВт. Централізований інвертор є поширеним типом фотоелектричного інвертора на ринку. Його принцип роботи полягає в об’єднанні постійного струму, що генерується декількома фотоелектричними модулями, і відстеження піку максимальної потужності (MPPT), а потім централізований інвертор перетворює постійний змінний струм і підвищує напругу, щоб реалізувати генерацію електроенергії в мережі. Один MPPT обладнано 2-12 фотоелектричними групами. Потужність кожного MPPT може досягати 125-1000 кВт, а потужність кожного MPPT зазвичай перевищує 500 кВт, що має переваги високої потужності та великої ємності.

Централізовані інвертори можуть зменшити кількість використання, знизити системні витрати та втрати, а також полегшити централізоване управління. Завдяки перевагам великої потужності централізованих інверторів, використання централізованих інверторів для фотоелектричних станцій такого ж масштабу може значно зменшити кількість використовуваних інверторів, зменшити загальні втрати в схемі системи та полегшити централізоване встановлення та керування. У той же час сам централізований інвертор має високий ступінь інтеграції, просте керування, відносно зрілу технологію та низьку вартість одиниці. Поєднання цих двох факторів може значно знизити вартість обладнання системи електростанції.

Застосування централізованих інверторів може ефективно зменшити гармоніки та покращити загальну якість генерації електроенергії в системі. При проведенні Фур'є-розкладу несинусоїдального заряду ми отримаємо частину заряду, більшу за основну частоту, тобто гармоніку, частота якої зазвичай дорівнює цілому кратному значенню основної частоти. Гармоніки вироблятимуть падіння гармонічної напруги на опорі короткого замикання електромережі, тим самим впливаючи на форму хвилі напруги; легко викликати локальний послідовно-паралельний резонанс у системі, що призведе до пошкодження обладнання. Кількість використовуваних централізованих інверторів невелика, що може зменшити кількість послідовних і паралельних з’єднань, а також ефективно зменшити вміст гармонік, тим самим забезпечуючи частку основних хвиль у виробництві електроенергії та покращуючи загальну якість виробництва електроенергії.\

При підключенні до кількох наборів входів постійного струму централізований діапазон напруги MPPT є вузьким, що впливає на загальну ефективність виробництва електроенергії. Кількість фотоелектричних ліній, підключених до одного MPPT централізованого інвертора, велика, і неможливо точно контролювати кожну групу фотоелектричних ліній, тому не можна гарантувати, що кожна ланцюг знаходиться в найкращій робочій точці, таким чином зменшуючи загальну вартість системи. . ефективність виробництва електроенергії. Діапазон напруги централізованого MPPT зазвичай становить 500-850В. Через вузький діапазон напруг MPPT регульованість централізованого інвертора погана. За незадовільних умов освітлення, таких як хмарний дощ, напруга системи нижча за мінімальну напругу інвертора MPPT, і звичайне генерування електроенергії не може виконуватися, що впливає на час генерації електроенергії. У той же час, через характеристики доступу до кількох наборів входів постійного струму, фотоелектричні системи потребують хорошої адаптації між компонентами. Коли один із компонентів виходить з ладу, це вплине на загальне виробництво електроенергії та ефективність виробництва електроенергії в системі.

Централізований інвертор має великі розміри і потребує розміщення у спеціальному комп’ютерному залі, що ускладнює установку. Через велику потужність окремого блоку об’єм і вага централізованого інвертора є великими, і для розміщення необхідно встановити спеціальну кімнату для обладнання на відкритому повітрі. Спеціальний комп’ютерний зал займає велику площу, що збільшує складність встановлення та збільшує загальну вартість землі системи. Крім того, через герметичність кімнати з обладнанням розміщення інвертора в кімнаті з обладнанням призведе до поганої вентиляції всередині приміщення з обладнанням, що спричинить проблеми з теплом.

Струнний інвертор має модульну конструкцію, яка може реалізувати децентралізовану оптимізацію MPPT. Система електростанції, яка використовує струнний фотоелектричний інвертор, зазвичай перетворює постійний струм, що генерується модулями, спочатку через інвертор, а потім подає його в мережу змінного струму після злиття, підвищення трансформації та розподілу електроенергії змінного струму. У порівнянні з централізованим інвертором, струнний інвертор має модульну конструкцію та має кілька MPPT; кількість фотоелектричних модулів, підключених до кожного MPPT, менша, зазвичай 1-4 груп, які можуть реалізувати розподілений MPPT. Пошук найкращого. Оскільки терміналів доступу небагато, коли один компонент виходить з ладу, це вплине лише на генерацію електроенергії модулем, що відповідає компоненту, гарантуючи, що на ефективність генерації електроенергії всієї фотоелектричної системи не впливає один компонент, і вирішується проблема Проблема невідповідності централізованих фотоелектричних станцій.

Рядок MPPT має широкий діапазон напруги, що може покращити час генерації електроенергії та генерацію електроенергії системою. Діапазон напруги MPPT струнного інвертора широкий, зазвичай 200 В-1000В, і можливість регулювання хороша. У разі недостатнього освітлення або несприятливої ​​погоди для виробництва електроенергії загальна напруга фотоелектричних модулів буде низькою. Більш широкий діапазон напруги MPPT може покривати низьку вхідну напругу, таким чином забезпечуючи час генерації електроенергії системою та покращуючи загальну генерацію електроенергії.

Паралельне підключення кількох інверторів збільшує втрати в дроті та може викликати проблеми з резонансом. Порівняно з централізованими інверторами, індивідуальна потужність струнних інверторів менша, зазвичай 100 кВт або менше; для фотоелектричних електростанцій такого ж масштабу вибір використання струнних інверторів збільшить кількість інверторів. Кілька струнних інверторів будуть підключені паралельно, і втрати дроту збільшаться зі збільшенням кількості використовуваних інверторів. У той же час, паралельне підключення кількох інверторів призведе до збільшення сумарних гармонік, складність придушення буде збільшена, проблема резонансу стане більш серйозною, і це легко спричинить вихід з ладу та спалювання електричного обладнання.

Розподілений інвертор - це новий тип інвертора, який поєднує в собі переваги централізованого і стрінгового типу. Розподілений інвертор є відносно новим типом фотоелектричного інвертора, який має характеристики централізованого інвертора та струнного інвертора. Розподілені інвертори можна розуміти як централізований інвертор і децентралізовану оптимізацію. Спочатку відстеження максимальної пікової потужності (MPPT) здійснюється окремо через кілька рядкових інверторів, а потім централізовані інвертори перетворюються в електромережі змінного струму після злиття. У порівнянні з централізованими інверторами, розподілені інвертори мають такі переваги, як чудова незалежна продуктивність, висока генерація електроенергії та загальна стабільність системи; У порівнянні зі струнними інверторами, розподілені інвертори використовують децентралізовану оптимізацію. Останній централізований інвертор злиття значно знижує вартість обладнання системи. В даний час він в основному використовується в деяких провідних проектах демонстраційної бази в Китаї. Через пізню розробку розподіленого інверторного рішення недостатній досвід проекту, а масштабне застосування ще не сформовано; у той же час, завдяки методу централізованого інвертора, це рішення потребує використання спеціальної комп’ютерної кімнати для розсіювання тепла від централізованого інвертора, збільшуючи корисну площу, яку займає система.

Мікроінвертор може здійснювати контроль MPPT окремих компонентів, а ефективність виробництва електроенергії та рівень виробництва електроенергії є високими. На відміну від інших інверторів, мікроінвертор інтегрований з кожним фотоелектричним модулем і може виконувати контроль максимальної пікової потужності (MPPT) на одному модулі, тим самим значно покращуючи загальну ефективність виробництва електроенергії та електроенергії системи. У той же час мікроінвертор має характеристики невеликого розміру та легкої ваги, а також не вимагає додаткового місця для зберігання, що значно підвищує зручність встановлення. В основному він підходить для проектів малих і середніх електростанцій, таких як домогосподарства. Для електростанції такого ж масштабу використання мікроінверторів вимагатиме більше обладнання, а загальна вартість системи значно вища, ніж у систем, що використовують централізовані або струнні інверторні рішення.