Hlavné typy a princípy fungovania fotovoltaických meničov
Fotovoltaické invertory možno rozdeliť hlavne do štyroch kategórií: centralizované, reťazcové, distribuované a mikro meniče. Centralizovaný invertorový systém má veľký celkový výkon a používa sa hlavne vo veľkých projektoch, ako sú pozemné fotovoltaické elektrárne s dobrými svetelnými podmienkami; distribuované invertory možno rozdeliť na reťazcové invertory a mikro meniče, ktoré sa zvyčajne používajú v malých a stredných priemyselných, komerčných a domácich fotovoltaických systémoch na výrobu energie, v ktorých je reťazový typ hlavným typom distribuovaného invertoru. Distribuované invertory majú funkcie centralizovaného aj strunového typu a sú široko používané v projektoch, ako sú napríklad horské predbežce. Mikroinvertor má nezávisle sledovať maximálnu špičkovú hodnotu výkonu každého fotovoltaického modulu a potom sa po inverzii začleniť do striedavej siete. Kapacita jednej jednotky mikroinvertora je vo všeobecnosti nižšia ako 1 kW.
Počet reťazcov fotovoltaickej skupiny s centralizovaným prístupom je veľký a jedna kapacita je zvyčajne viac ako 500 kW. Centralizovaný invertor je bežným druhom fotovoltaického meniča na trhu. Jeho pracovný princíp spočíva v zlúčení jednosmerného prúdu generovaného viacerými fotovoltaickými modulmi a sledovaní maximálneho výkonu (MPPT), a potom centralizovaný invertor konvertuje jednosmerný striedavý prúd a zvyšuje napätie, aby sa realizovala výroba elektrickej energie v sieti. Jeden MPPT je vybavený 2-12 fotovoltaickými skupinami. Výkon každého MPPT môže dosiahnuť 125-1000kW a kapacita každého MPPT je zvyčajne nad 500 kW, čo má výhody vysokého výkonu a veľkej kapacity.
Centralizované invertory môžu znížiť počet použití, znížiť systémové náklady a straty a uľahčiť centralizovanú správu. Vzhľadom na výhody veľkej kapacity centralizovaných invertorov môže použitie centralizovaných invertorov pre fotovoltaické elektrárne rovnakého rozsahu výrazne znížiť počet použitých invertorov, znížiť celkovú stratu okruhu systému a uľahčiť centralizovanú inštaláciu a správu. Samotný centralizovaný invertor má zároveň vysoký stupeň integrácie, jednoduché ovládanie, relatívne vyspelú technológiu a nízke jednotkové náklady. Kombinácia týchto dvoch faktorov môže výrazne znížiť náklady na zariadenie systému elektrárne.
Aplikácia centralizovaných invertorov môže účinne znížiť harmonické a zlepšiť celkovú kvalitu výroby energie systému. Pri Fourierovom rozklade nesínusového náboja dostaneme časť náboja väčšiu ako je základná frekvencia, teda harmonickú, ktorej frekvencia je zvyčajne celočíselným násobkom základnej frekvencie. Harmonické budú produkovať harmonický pokles napätia na skratovej impedancii elektrickej siete, čím ovplyvnia priebeh napätia; je ľahké spôsobiť lokálnu sériovo-paralelnú rezonanciu v systéme, čo má za následok poškodenie zariadenia. Počet použitých centralizovaných invertorov je malý, čo môže znížiť počet sériových a paralelných invertorov a účinne znížiť obsah harmonických, čím sa zabezpečí podiel základných vĺn pri výrobe energie a zlepší sa celková kvalita výroby energie.\
Pri pripojení k viacerým súpravám jednosmerných vstupov je centralizovaný rozsah napätia MPPT úzky, čo ovplyvňuje celkový výkon výroby energie. Počet PV reťazcov pripojených k jednému MPPT centralizovaného meniča je veľký a nie je možné presne kontrolovať každú skupinu FV reťazcov, takže nemôže zaručiť, že každý reťazec bude v najlepšom pracovnom bode, čím sa znížia celkové náklady na systém. . efektívnosť výroby energie. Rozsah napätia centralizovaného MPPT je vo všeobecnosti v rozsahu 500-850V. V dôsledku úzkeho rozsahu napätia MPPT je nastaviteľnosť centralizovaného meniča zlá. Pri nevyhovujúcich svetelných podmienkach, ako je zamračený dážď, je napätie systému nižšie ako minimálne napätie meniča MPPT a nie je možné vykonávať normálnu výrobu energie, čo ovplyvňuje čas výroby energie. Zároveň si fotovoltaické systémy vzhľadom na svoje vlastnosti prístupu k viacerým súpravám jednosmerných vstupov vyžadujú dobrý adaptačný výkon medzi komponentmi. Akonáhle jeden z komponentov zlyhá, ovplyvní to celkovú výrobu energie a účinnosť výroby energie systému.
Centralizovaný menič má veľké rozmery a je potrebné ho umiestniť do vyhradenej počítačovej miestnosti, čo zvyšuje náročnosť inštalácie. Vzhľadom na veľkú kapacitu jednej jednotky je objem a hmotnosť centralizovaného invertora veľké a na umiestnenie je potrebné vytvoriť špeciálnu miestnosť na vybavenie vonku. Vyhradená počítačová miestnosť zaberá veľkú plochu, čo zvyšuje náročnosť inštalácie a zároveň zvyšuje celkové náklady na pozemok. Okrem toho v dôsledku vzduchotesnosti miestnosti so zariadením povedie umiestnenie meniča v miestnosti so zariadeniami k slabému vetraniu vo vnútri miestnosti so zariadeniami, čo má za následok tepelné problémy.
Reťazový invertor využíva modulárny dizajn, ktorý dokáže realizovať decentralizovanú optimalizáciu MPPT. Elektrárenský systém využívajúci reťazový fotovoltaický invertor zvyčajne konvertuje jednosmerný prúd generovaný modulmi najprv cez striedač a potom ho po sútoku, postupnej transformácii a distribúcii striedavého prúdu privádza do striedavej siete. V porovnaní s centralizovaným invertorom má reťazový invertor modulárny dizajn a má viacero MPPT; počet FV modulov pripojených ku každému MPPT je menší, zvyčajne 1-4 skupín, ktoré môžu realizovať distribuované MPPT. Hľadajte to najlepšie. Keďže existuje málo prístupových terminálov, zlyhanie jedného komponentu ovplyvní iba výrobu energie modulu zodpovedajúceho komponentu, čím sa zabezpečí, že účinnosť výroby energie celého fotovoltaického systému nebude ovplyvnená jediným komponentom, a vyrieši sa problém problém nesúladu centralizovaných fotovoltaických elektrární .
Reťazec MPPT má široký rozsah napätia, ktorý môže zlepšiť čas výroby energie a výrobu energie systému. Rozsah napätia MPPT reťazcového invertora je široký, zvyčajne 200 V-1000V, a nastaviteľnosť je dobrá. V prípade nedostatočného osvetlenia alebo nepriaznivého počasia na výrobu elektriny bude celkové napätie fotovoltických modulov nízke. Širší rozsah napätia MPPT môže pokryť nízke vstupné napätie, čím sa zabezpečí čas výroby energie systému a zlepší sa celková výroba energie.
Paralelné pripojenie viacerých meničov zvyšuje straty vodičov a je náchylné na problémy s rezonanciou. V porovnaní s centralizovanými invertormi je individuálna kapacita reťazcových invertorov menšia, zvyčajne 100 kW alebo menej; pri fotovoltaických elektrárňach rovnakého rozsahu sa výberom použitia reťazcových invertorov zvýši počet invertorov. Viaceré reťazcové invertory budú zapojené paralelne a strata vodiča sa zvýši so zvyšujúcim sa počtom použitých invertorov. Paralelne zapojenie viacerých meničov zároveň povedie k zvýšeniu celkových harmonických, zvýši sa náročnosť potlačenia, závažnejší bude problém s rezonanciou a ľahko dôjde k poruche a spáleniu elektrického zariadenia.
Distribuovaný invertor je nový typ meniča, ktorý kombinuje výhody centralizovaného a stringového typu. Distribuovaný menič je relatívne nový typ fotovoltaického meniča, ktorý má vlastnosti centralizovaného meniča a stringového meniča. Distribuované meniče možno chápať ako centralizovaný invertor a decentralizovanú optimalizáciu. Po prvé, sledovanie maximálneho výkonu (MPPT) sa vykonáva oddelene prostredníctvom viacerých reťazcových invertorov a potom sa centralizované invertory po sútoku konvertujú na striedavé elektrické siete. V porovnaní s centralizovanými invertormi majú distribuované meniče výhody vynikajúceho nezávislého výkonu, vysokej výroby energie a celkovej stability systému; v porovnaní s reťazcovými invertormi využívajú distribuované meniče decentralizovanú optimalizáciu. Tento centralizovaný sútokový invertor výrazne znižuje náklady na zariadenie systému. V súčasnosti sa používa najmä v niektorých popredných projektoch demonštračných základní v Číne. Vzhľadom na neskorý vývoj distribuovaného invertorového riešenia nie sú skúsenosti s projektom dostatočné a rozsiahla aplikácia ešte nebola vytvorená; zároveň, kvôli metóde centralizovaného invertoru, toto riešenie potrebuje použiť vyhradenú počítačovú miestnosť na odvádzanie tepla z centralizovaného invertora, čím sa zväčší využiteľná plocha, ktorú systém zaberá.
Mikroinvertor môže vykonávať riadenie MPPT jednotlivých komponentov a účinnosť výroby energie a úroveň výroby energie sú vysoké. Na rozdiel od iných invertorov je mikroinvertor integrovaný s každým fotovoltaickým modulom a môže vykonávať riadenie maximálneho výkonu (MPPT) na jedinom module, čím výrazne zlepšuje celkovú efektívnosť výroby energie a výrobu energie systému. Súčasne má mikro-invertor vlastnosti malej veľkosti a nízkej hmotnosti a nevyžaduje ďalší úložný priestor, čo výrazne zvyšuje pohodlie inštalácie. Je vhodný najmä pre projekty malých a stredných elektrární, ako sú domácnosti. Pre elektráreň rovnakého rozsahu bude použitie mikroinvertorov vyžadovať viac vybavenia a celkové náklady na systém sú výrazne vyššie ako v prípade systémov využívajúcich centralizované alebo reťazcové riešenia invertorov.
