Galvenie fotoelektrisko invertoru veidi un darbības principi

Fotogalvaniskos invertorus galvenokārt var iedalīt četrās kategorijās: centralizētie, virkņu, sadalītie un mikroinvertori. Centralizētajai invertora sistēmai ir liela kopējā jauda, ​​un to galvenokārt izmanto liela mēroga projektos, piemēram, zemes fotoelementu elektrostacijās ar labiem apgaismojuma apstākļiem; sadalītos invertorus var iedalīt virkņu invertoros un mikroinverteros, kurus parasti izmanto mazās un vidējās rūpnieciskās, komerciālās un mājsaimniecības fotoelektriskās elektroenerģijas ražošanas sistēmās, kurās virknes tips ir galvenais sadalītā invertora izstrādājuma veids. Izkliedētajiem invertoriem ir gan centralizētas, gan virknes veida funkcijas, un tos plaši izmanto tādos projektos kā kalnu līderi. Mikroinvertora uzdevums ir neatkarīgi izsekot katra fotoelektriskā moduļa maksimālās jaudas vērtībai un pēc tam apvienoties maiņstrāvas tīklā pēc inversijas. Mikroinvertora vienas vienības jauda parasti ir mazāka par 1 kW.

Centralizētas piekļuves fotoelektrisko grupu virkņu skaits ir liels, un viena jauda parasti ir lielāka par 500 kW. Centralizētais invertors ir tirgū izplatīts fotoelektrisko invertora veids. Tās darbības princips ir apvienot līdzstrāvu, ko rada vairāki fotoelektriskie moduļi, un izsekot maksimālās jaudas maksimumam (MPPT), un pēc tam centralizētais invertors pārveido līdzstrāvu maiņstrāvu un palielina spriegumu, lai realizētu tīkla elektroenerģijas ražošanu. Viens MPPT ir aprīkots ar 2-12 fotoelementu grupām. Katra MPPT jauda var sasniegt 125-1000kW, un katra MPPT jauda parasti pārsniedz 500 KW, kam ir liela jauda un liela jauda.

Centralizēti invertori var samazināt lietošanas skaitu, samazināt sistēmas izmaksas un zudumus, kā arī atvieglot centralizētu pārvaldību. Pateicoties centralizēto invertoru lielās jaudas priekšrocībām, centralizētu invertoru izmantošana tāda paša mēroga fotoelektriskajām elektrostacijām var ievērojami samazināt izmantoto invertoru skaitu, samazināt sistēmas kopējo ķēdes zudumu un atvieglot centralizētu uzstādīšanu un pārvaldību. Tajā pašā laikā pašam centralizētajam invertoram ir augsta integrācijas pakāpe, vienkārša vadība, salīdzinoši nobriedusi tehnoloģija un zemas vienības izmaksas. Abu faktoru kombinācija var ievērojami samazināt spēkstacijas sistēmas aprīkojuma izmaksas.

Centralizēto invertoru izmantošana var efektīvi samazināt harmonikas un uzlabot sistēmas kopējo elektroenerģijas ražošanas kvalitāti. Veicot nesinusoidālā lādiņa Furjē dekompozīcijas, iegūsim lādiņa daļu, kas lielāka par pamatfrekvenci, tas ir, harmoniku, kuras frekvence parasti ir pamatfrekvences vesels daudzkārtnis. Harmonikas radīs harmonisku sprieguma kritumu elektrotīkla īssavienojuma pretestībā, tādējādi ietekmējot sprieguma viļņu formu; sistēmā ir viegli izraisīt lokālu virknes paralēlo rezonansi, kā rezultātā var tikt bojāts aprīkojums. Izmantoto centralizēto invertoru skaits ir neliels, kas var samazināt virkņu un paralēlu skaitu un efektīvi samazināt harmoniku saturu, tādējādi nodrošinot pamatviļņu īpatsvaru elektroenerģijas ražošanā un uzlabojot kopējo elektroenerģijas ražošanas kvalitāti.\

Savienojot ar vairākiem līdzstrāvas ieeju komplektiem, centralizētais MPPT sprieguma diapazons ir šaurs, kas ietekmē kopējo elektroenerģijas ražošanas veiktspēju. PV virkņu skaits, kas savienotas ar vienu centralizētā invertora MPPT, ir liels, un nav iespējams precīzi kontrolēt katru PV virkņu grupu, tāpēc nevar garantēt, ka katra virkne atrodas vislabākajā darba punktā, tādējādi samazinot kopējās sistēmas izmaksas. . elektroenerģijas ražošanas efektivitāte. Centralizētā MPPT sprieguma diapazons parasti ir 500-850V diapazonā. Šaurā MPPT sprieguma diapazona dēļ centralizētā invertora regulējamība ir slikta. Neapmierinošā apgaismojuma apstākļos, piemēram, mākoņainā lietus laikā, sistēmas spriegums ir zemāks par invertora MPPT minimālo spriegumu, un nevar veikt normālu elektroenerģijas ražošanu, kas ietekmē elektroenerģijas ražošanas laiku. Tajā pašā laikā fotoelementu sistēmām ir nepieciešama laba pielāgošanās veiktspēja starp komponentiem, jo ​​tām ir piekļuve vairākiem līdzstrāvas ievades komplektiem. Kad kāds no komponentiem nedarbojas, tas ietekmēs sistēmas kopējo elektroenerģijas ražošanu un elektroenerģijas ražošanas efektivitāti.

Centralizētais invertors ir liela izmēra, un tas ir jānovieto speciālā datoru telpā, kas palielina uzstādīšanas grūtības. Viena bloka lielās jaudas dēļ centralizētā invertora tilpums un svars ir lieli, un izvietošanai ārā ir jāizveido īpaša aprīkojuma telpa. Īpašā datoru telpa aizņem lielu platību, kas palielina uzstādīšanas grūtības, vienlaikus palielinot sistēmas kopējās zemes izmaksas. Turklāt iekārtu telpas hermētiskuma dēļ invertora ievietošana iekārtu telpā novedīs pie sliktas ventilācijas iekārtas telpā, kā rezultātā radīsies termiskās problēmas.

Stīgu invertors izmanto modulāru dizainu, kas var realizēt decentralizētu MPPT optimizāciju. Elektrostacijas sistēma, kas izmanto stīgu fotoelektrisko invertoru, parasti pārveido moduļu radīto līdzstrāvu vispirms caur invertoru un pēc tam apvieno to maiņstrāvas tīklā pēc saplūšanas, pakāpeniskas transformācijas un maiņstrāvas sadales. Salīdzinājumā ar centralizēto invertoru, stīgu invertoram ir modulāra konstrukcija, un tam ir vairāki MPPT; katram MPPT pieslēgto PV moduļu skaits ir mazāks, parasti 1-4 grupas, kas var realizēt sadalīto MPPT. Meklējiet labāko. Tā kā piekļuves termināļu ir maz, viena komponenta atteice ietekmēs tikai komponentam atbilstošā moduļa elektroenerģijas ražošanu, nodrošinot, ka kopējās fotoelektriskās sistēmas elektroenerģijas ražošanas efektivitāti neietekmē viens komponents, un risinot problēmu. centralizēto fotoelektrisko elektrostaciju neatbilstības problēma.

MPPT virknei ir plašs sprieguma diapazons, kas var uzlabot elektroenerģijas ražošanas laiku un sistēmas enerģijas ražošanu. Stīgu invertora MPPT sprieguma diapazons ir plašs, parasti 200 V-1000V, un regulējamība ir laba. Nepietiekama apgaismojuma vai elektroenerģijas ražošanai nelabvēlīgu laikapstākļu gadījumā fotoelektrisko moduļu kopējais spriegums būs zems. Plašāks MPPT sprieguma diapazons var aptvert zemu ieejas spriegumu, tādējādi nodrošinot sistēmas elektroenerģijas ražošanas laiku un uzlabojot kopējo elektroenerģijas ražošanu.

Vairāku invertoru paralēla izmantošana palielina vadu zudumus un ir pakļauti rezonanses problēmām. Salīdzinot ar centralizētajiem invertoriem, virkņu invertoru individuālā jauda ir mazāka, parasti 100KW vai mazāka; tāda paša mēroga fotoelektriskajām elektrostacijām, izvēloties izmantot virknes invertorus, invertoru skaits palielināsies. Vairāki virkņu invertori tiks savienoti paralēli, un vadu zudumi palielināsies, palielinoties izmantoto invertoru skaitam. Tajā pašā laikā vairāku invertoru paralēlais savienojums izraisīs kopējo harmoniku pieaugumu, palielinās slāpēšanas grūtības, rezonanses problēma būs nopietnāka, un tas viegli izraisīs elektroiekārtu atteici un aizdegšanos.

Sadalītais invertors ir jauna veida invertors, kas apvieno centralizētā un virknes tipa priekšrocības. Sadalītais invertors ir salīdzinoši jauna veida fotoelektriskais invertors, kam ir centralizēta invertora un virknes invertora īpašības. Sadalītos invertorus var saprast kā centralizētu invertoru un decentralizētu optimizāciju. Pirmkārt, maksimālās jaudas maksimuma izsekošana (MPPT) tiek veikta atsevišķi, izmantojot vairākus virknes invertorus, un pēc tam centralizētie invertori pēc saplūšanas tiek pārveidoti maiņstrāvas tīklos. Salīdzinot ar centralizētajiem invertoriem, sadalītajiem invertoriem ir lieliska neatkarīga veiktspēja, liela enerģijas ražošana un vispārējā sistēmas stabilitāte; salīdzinot ar virkņu invertoriem, sadalītie invertori izmanto decentralizētu optimizāciju. Pēdējais centralizētais saplūšanas invertors ievērojami samazina sistēmas aprīkojuma izmaksas. Pašlaik to galvenokārt izmanto dažos vadošajos demonstrācijas bāzes projektos Ķīnā. Sadalītā invertora risinājuma novēlotās izstrādes dēļ projekta pieredze nav pietiekama, un vēl nav izveidojusies liela mēroga pielietojums; tajā pašā laikā centralizētās invertora metodes dēļ šim risinājumam ir jāizmanto speciāla datoru telpa, lai izkliedētu siltumu no centralizētā invertora, palielinot sistēmas aizņemto izmantojamo platību.

Mikroinvertors var veikt atsevišķu komponentu MPPT vadību, un elektroenerģijas ražošanas efektivitāte un elektroenerģijas ražošanas līmenis ir augsts. Atšķirībā no citiem invertoriem, mikroinvertors ir integrēts katrā fotoelektriskajā modulī un var veikt maksimālās jaudas maksimuma izsekošanas (MPPT) vadību vienam modulim, tādējādi ievērojami uzlabojot sistēmas kopējo elektroenerģijas ražošanas efektivitāti un enerģijas ražošanu. Tajā pašā laikā mikroinvertoram ir maza izmēra un vieglā svara īpašības, un tam nav nepieciešama papildu uzglabāšanas vieta, kas ievērojami uzlabo uzstādīšanas ērtības. Tas galvenokārt ir piemērots maziem un vidējiem spēkstaciju projektiem, piemēram, mājsaimniecībām. Tāda paša mēroga spēkstacijai mikroinvertoru izmantošanai būs nepieciešams vairāk aprīkojuma, un sistēmas kopējās izmaksas ir ievērojami augstākas nekā sistēmām, kurās izmanto centralizētus vai virknes invertoru risinājumus.