Aurinkosähköinvertterien päätyypit ja toimintaperiaatteet
Aurinkosähköinvertterit voidaan jakaa pääasiassa neljään luokkaan: keskitetyt, merkkijono-, hajautetut ja mikroinvertterit. Keskitetyllä invertterijärjestelmällä on suuri kokonaisteho, ja sitä käytetään pääasiassa suurissa projekteissa, kuten aurinkosähkövoimalaitoksissa, joissa on hyvät valaistusolosuhteet; hajautetut invertterit voidaan jakaa merkkijonoinverttereiksi ja mikroinverttereiksi, joita käytetään yleensä pienissä ja keskisuurissa teollisuus-, kaupallisissa ja kotitalouksien aurinkosähköjärjestelmissä, joissa merkkijonotyyppi on tärkein hajautettu invertterituotetyyppi. Hajautetuissa inverttereissä on sekä keskitettyjä että merkkijonotyyppisiä ominaisuuksia, ja niitä käytetään laajalti projekteissa, kuten vuoriston edelläkävijöissä. Mikroinvertterin on määrä seurata kunkin aurinkosähkömoduulin maksimitehohuippuarvoa itsenäisesti ja sitten sulautua vaihtovirtaverkkoon inversion jälkeen. Mikroinvertterin yhden yksikön kapasiteetti on yleensä alle 1 kW.
Keskitetyn pääsyn aurinkosähköryhmäjonojen määrä on suuri, ja yksittäinen kapasiteetti on yleensä yli 500 kW. Keskitetty invertteri on yleinen aurinkosähköinvertteri markkinoilla. Sen toimintaperiaate on yhdistää useiden aurinkosähkömoduulien tuottama tasavirta ja seurata maksimitehohuippua (MPPT), jonka jälkeen keskitetty invertteri muuntaa tasaisen vaihtovirran ja nostaa jännitettä verkon sähköntuotannon toteuttamiseksi. Yksi MPPT on varustettu 2-12 aurinkosähköryhmällä. Kunkin MPPT:n teho voi olla 125-1000kW, ja kunkin MPPT:n kapasiteetti on yleensä yli 500 kW, minkä etuna on suuri teho ja suuri kapasiteetti.
Keskitetyt invertterit voivat vähentää käyttömäärää, vähentää järjestelmän kustannuksia ja häviöitä sekä helpottaa keskitettyä hallintaa. Keskitettyjen invertterien suuren kapasiteetin eduista johtuen keskitettyjen invertterien käyttö saman mittakaavan aurinkosähkövoimaloissa voi vähentää huomattavasti käytettävien invertterien määrää, vähentää järjestelmän kokonaispiirin häviötä ja helpottaa keskitettyä asennusta ja hallintaa. Samanaikaisesti keskitetyssä invertterissä itsessään on korkea integrointiaste, yksinkertainen ohjaus, suhteellisen kypsä tekniikka ja alhaiset yksikkökustannukset. Näiden kahden tekijän yhdistelmä voi merkittävästi vähentää voimalaitosjärjestelmän laitekustannuksia.
Keskitettyjen invertterien sovelluksella voidaan tehokkaasti vähentää yliaaltoja ja parantaa järjestelmän yleistä sähköntuotannon laatua. Suorittamalla ei-sinimuotoisen varauksen Fourier-hajotus saadaan varauksesta perustaajuutta suurempi osa eli harmoninen, jonka taajuus on yleensä perustaajuuden kokonaislukukerrannainen. Yliaallot aiheuttavat harmonisen jännitehäviön sähköverkon oikosulkuimpedanssiin, mikä vaikuttaa jännitteen aaltomuotoon; järjestelmässä on helppo aiheuttaa paikallista sarja-rinnakkaisresonanssia, mikä johtaa laitevaurioihin. Käytettyjen keskitettyjen invertterien määrä on pieni, mikä voi vähentää sarja- ja rinnakkaiskytkentää ja tehokkaasti vähentää harmonisten osien määrää, mikä varmistaa perusaaltojen osuuden sähköntuotannossa ja parantaa yleistä sähköntuotannon laatua.\
Kun kytketään useisiin DC-tulosarjoihin, keskitetty MPPT-jännitealue on kapea, mikä vaikuttaa yleiseen sähköntuotannon suorituskykyyn. Keskitetyn invertterin yhteen MPPT:hen kytkettyjen PV-jonojen määrä on suuri, ja jokaista PV-merkkijonoryhmää on mahdotonta ohjata tarkasti, joten se ei voi taata, että jokainen merkkijono on parhaassa työpisteessä, mikä vähentää järjestelmän kokonaiskustannuksia. . sähköntuotannon tehokkuus. Keskitetyn MPPT:n jännitealue on yleensä alueella 500-850V. Kapeasta MPPT-jännitealueesta johtuen keskitetyn invertterin säädettävyys on huono. Epätyydyttävissä valaistusolosuhteissa, kuten pilvisellä sateella, järjestelmän jännite on pienempi kuin invertterin MPPT minimijännite, eikä normaalia sähköntuotantoa voida suorittaa, mikä vaikuttaa sähköntuotantoaikaan. Samaan aikaan aurinkosähköjärjestelmät vaativat hyvän sovitussuorituskyvyn komponenttien välillä, koska niissä on pääsy useisiin DC-tulosarjoihin. Kun jokin komponenteista vioittuu, se vaikuttaa järjestelmän yleiseen sähköntuotantoon ja sähköntuotannon tehokkuuteen.
Keskitetty invertteri on kooltaan suuri ja se on sijoitettava erilliseen tietokonehuoneeseen, mikä vaikeuttaa asennusta. Yksittäisen yksikön suuresta kapasiteetista johtuen keskitetyn invertterin tilavuus ja paino ovat suuria, ja sijoittelua varten on perustettava erityinen laitehuone ulkona. Erillinen tietokonehuone vie suuren alueen, mikä vaikeuttaa asennusta ja lisää samalla järjestelmän kokonaismaakustannuksia. Lisäksi laitehuoneen ilmatiiviydestä johtuen invertterin sijoittaminen laitehuoneeseen johtaa huonoon ilmanvaihtoon laitehuoneen sisällä, mikä johtaa lämpöongelmiin.
Jousiinvertteri käyttää modulaarista rakennetta, joka voi toteuttaa hajautetun MPPT-optimoinnin. String-aurinkosähköinvertteriä käyttävä voimalaitosjärjestelmä yleensä muuntaa moduulien tuottaman tasavirran ensin invertterin kautta ja yhdistää sen sitten AC-verkkoon yhtymän, porrasmuunnoksen ja vaihtovirtajakelun jälkeen. Keskitettyyn invertteriin verrattuna merkkijonoinvertteri on modulaarinen ja siinä on useita MPPT:itä; kuhunkin MPPT:hen kytkettyjen PV-moduulien määrä on pienempi, yleensä 1-4 ryhmää, jotka voivat toteuttaa hajautetun MPPT:n. Etsi parasta. Koska liityntäpäätteitä on vähän, yksittäisen komponentin vikaantuminen vaikuttaa vain komponenttia vastaavan moduulin tehontuotantoon, jolloin varmistetaan, että yksittäinen komponentti ei vaikuta koko aurinkosähköjärjestelmän tehontuotantoon, ja ratkaisee ongelman. Keskitettyjen aurinkosähkövoimaloiden yhteensopimattomuusongelma.
Merkkijonolla MPPT on laaja jännitealue, mikä voi parantaa järjestelmän tehontuotantoaikaa ja tehontuotantoa. Kieliinvertterin MPPT-jännitealue on laaja, yleensä 200V-1000V, ja säädettävyys on hyvä. Riittämättömän valon tai sähköntuotannon kannalta epäsuotuisan sään tapauksessa aurinkosähkömoduulien kokonaisjännite on alhainen. Laajempi MPPT-jännitealue voi kattaa matalan tulojännitteen, mikä varmistaa järjestelmän sähköntuotantoajan ja parantaa kokonaissähköntuotantoa.
Useiden invertterien rinnakkaiskäyttö lisää johtohäviöitä ja on altis resonanssiongelmille. Keskitettyihin inverttereihin verrattuna merkkijonoinvertterien yksittäinen kapasiteetti on pienempi, yleensä 100 kW tai vähemmän; Saman mittakaavan aurinkosähkövoimaloissa merkkijonoinvertterien käyttö lisää invertterien määrää. Useita merkkijonoinverttereitä kytketään rinnan, ja johtohäviö kasvaa käytettävien invertterien määrän kasvaessa. Samanaikaisesti useiden invertterien rinnakkaiskytkentä johtaa yliaaltojen kokonaismäärän kasvuun, vaimennuksen vaikeus lisääntyy, resonanssiongelma on vakavampi ja aiheuttaa helposti sähkölaitteiden vian ja palamisen.
Hajautettu invertteri on uudenlainen invertteri, jossa yhdistyvät keskitetyn ja merkkijonotyypin edut. Hajautettu invertteri on suhteellisen uudenlainen aurinkosähköinvertteri, jolla on keskitetyn invertterin ja merkkijonoinvertterin ominaisuudet. Hajautetut invertterit voidaan ymmärtää keskitetyksi invertteriksi ja hajautettuksi optimointiksi. Ensin maksimitehohuipun seuranta (MPPT) suoritetaan erikseen useiden merkkijonoinvertterien kautta, ja sitten keskitetyt invertterit muunnetaan vaihtovirtaverkoiksi yhtymän jälkeen. Keskitettyihin inverttereihin verrattuna hajautettujen invertterien etuna on erinomainen riippumaton suorituskyky, korkea tehontuotanto ja yleinen järjestelmän vakaus; merkkijonoinvertteriin verrattuna hajautetut invertterit käyttävät hajautettua optimointia. Jälkimmäinen keskitetty yhtymäsuuntaaja alentaa huomattavasti järjestelmän laitekustannuksia. Tällä hetkellä sitä käytetään pääasiassa joissakin johtavissa demonstraatiotukihankkeissa Kiinassa. Hajautetun invertteriratkaisun myöhäisestä kehityksestä johtuen projektikokemus ei ole riittävä, eikä laajamittaista sovellusta ole vielä muodostunut; Samanaikaisesti keskitetyn invertterimenetelmän vuoksi tässä ratkaisussa on käytettävä erillistä tietokonehuonetta lämmön hajauttamiseen keskitetystä invertteristä, mikä lisää järjestelmän käyttämää käyttöaluetta.
Mikroinvertteri pystyy suorittamaan yksittäisten komponenttien MPPT-ohjauksen, ja sähköntuotannon hyötysuhde ja sähköntuotannon taso ovat korkeat. Muista inverttereistä poiketen mikroinvertteri on integroitu jokaiseen aurinkosähkömoduuliin, ja se voi suorittaa maksimitehohuipun seurantaa (MPPT) yhdellä moduulilla, mikä parantaa huomattavasti järjestelmän yleistä sähköntuotannon tehokkuutta ja sähköntuotantoa. Samaan aikaan mikroinvertterin ominaisuudet ovat pieni koko ja kevyt, eikä se vaadi ylimääräistä säilytystilaa, mikä parantaa huomattavasti asennuksen mukavuutta. Se soveltuu pääasiassa pieniin ja keskisuuriin voimalaitosprojekteihin, kuten kotitalouksiin. Saman mittakaavan voimalaitoksessa mikroinvertterien käyttö vaatii enemmän laitteita ja järjestelmän kokonaiskustannukset ovat huomattavasti korkeammat kuin keskitettyjä tai jonoinvertteriratkaisuja käyttävien järjestelmien.
