Hovedtyper og arbeidsprinsipper for fotovoltaiske omformere
Fotovoltaiske omformere kan hovedsakelig deles inn i fire kategorier: sentraliserte, strenge, distribuerte og mikrovekselrettere. Det sentraliserte invertersystemet har en stor total effekt og brukes hovedsakelig i storskala prosjekter som bakkefotovoltaiske kraftstasjoner med gode lysforhold; distribuerte vekselrettere kan deles inn i strenginvertere og mikrovekselrettere, som vanligvis brukes i små og mellomstore industrielle, kommersielle og husholdnings fotovoltaiske kraftgenereringssystemer, hvor strengtype er den viktigste distribuerte inverterprodukttypen. Distribuerte invertere har både sentraliserte og streng-type funksjoner, og er mye brukt i prosjekter som fjellfrontløpere. Mikro-omformeren skal spore den maksimale effekttoppverdien til hver solcellemodul uavhengig, og deretter slå seg sammen i AC-nettet etter inversjon. Enkeltenhetskapasiteten til mikro-omformeren er vanligvis under 1kW.
Antallet solcellegruppestrenger med sentralisert tilgang er stort, og enkeltkapasiteten er vanligvis mer enn 500KW. Den sentraliserte omformeren er en vanlig type fotovoltaisk omformer på markedet. Arbeidsprinsippet er å slå sammen likestrøm generert av flere fotovoltaiske moduler og spore den maksimale effekttopp (MPPT), og deretter konverterer den sentraliserte omformeren likevekselstrømmen og øker spenningen, for å realisere nettkraftproduksjonen. En enkelt MPPT er utstyrt med 2-12 solcellegrupper. Effekten til hver MPPT kan nå 125-1000kW, og kapasiteten til hver MPPT er vanligvis over 500KW, noe som har fordelene med høy effekt og stor kapasitet.
Sentraliserte vekselrettere kan redusere antall bruk, redusere systemkostnader og tap, og lette sentralisert styring. På grunn av fordelene med stor kapasitet til sentraliserte vekselrettere, kan bruken av sentraliserte vekselrettere for fotovoltaiske kraftstasjoner i samme skala redusere antallet vekselrettere som brukes, redusere det totale kretstapet til systemet og lette sentralisert installasjon og administrasjon. Samtidig har den sentraliserte omformeren i seg selv en høy grad av integrasjon, enkel kontroll, relativt moden teknologi og lave enhetskostnader. Kombinasjonen av de to faktorene kan i stor grad redusere utstyrskostnadene til kraftstasjonssystemet.
Anvendelsen av sentraliserte omformere kan effektivt redusere harmoniske og forbedre den generelle kraftgenereringskvaliteten til systemet. Når vi utfører Fourier-dekomponeringen av den ikke-sinusformede ladningen, vil vi få en del av ladningen som er større enn grunnfrekvensen, det vil si den harmoniske, hvis frekvens vanligvis er et heltalls multiplum av grunnfrekvensen. Overtoner vil produsere harmonisk spenningsfall på kortslutningsimpedansen til strømnettet, og dermed påvirke spenningsbølgeformen; det er lett å forårsake lokal serieparallell resonans i systemet, noe som resulterer i skade på utstyret. Antallet sentraliserte omformere som brukes er lite, noe som kan redusere antall serier og parallelle, og effektivt redusere det harmoniske innholdet, og dermed sikre andelen grunnleggende bølger i kraftproduksjonen, og forbedre den generelle kraftgenereringskvaliteten.\
Ved tilkobling til flere sett med DC-innganger er det sentraliserte MPPT-spenningsområdet smalt, noe som påvirker den generelle kraftgenereringsytelsen. Antallet PV-strenger koblet til en enkelt MPPT av den sentraliserte omformeren er stort, og det er umulig å nøyaktig kontrollere hver gruppe av PV-strenger, så det kan ikke garantere at hver streng er i det beste arbeidspunktet, og dermed redusere den totale systemkostnaden . kraftproduksjonseffektivitet. Spenningsområdet til den sentraliserte MPPT er vanligvis i området 500-850V. På grunn av det smale MPPT-spenningsområdet er justerbarheten til den sentraliserte omformeren dårlig. Under utilfredsstillende lysforhold som overskyet regn, er spenningen til systemet lavere enn minimumsspenningen til omformeren MPPT, og normal kraftproduksjon kan ikke utføres, noe som påvirker kraftproduksjonstiden. På samme tid, på grunn av egenskapene til tilgang til flere sett med DC-innganger, krever fotovoltaiske systemer god tilpasningsytelse mellom komponentene. Når en av komponentene svikter, vil det påvirke den generelle kraftproduksjonen og kraftgenereringseffektiviteten til systemet.
Den sentraliserte omformeren er stor i størrelse og må plasseres i et dedikert datarom, noe som øker installasjonsvanskeligheten. På grunn av den store kapasiteten til enkeltenheten er volumet og vekten til den sentraliserte omformeren store, og det må etableres et spesialutstyrsrom utendørs for plassering. Det dedikerte datarommet opptar et stort område, noe som øker installasjonsvanskeligheten samtidig som den totale tomtekostnaden for systemet øker. I tillegg, på grunn av lufttettheten i utstyrsrommet, vil plassering av omformeren i utstyrsrommet føre til dårlig ventilasjon inne i utstyrsrommet, noe som resulterer i termiske problemer.
Strenginverteren vedtar en modulær design, som kan realisere desentralisert MPPT-optimalisering. Kraftstasjonssystemet som bruker streng fotovoltaisk inverter, konverterer vanligvis likestrømmen som genereres av modulene først gjennom omformeren, og slår den deretter sammen i AC-nettet etter sammenløp, opptrappingstransformasjon og AC-kraftdistribusjon. Sammenlignet med den sentraliserte vekselretteren har strenginverteren en modulær design og har flere MPPT-er; antall PV-moduler koblet til hver MPPT er mindre, vanligvis 1-4 grupper, som kan realisere distribuert MPPT. Søk etter det beste. Siden det er få aksessterminaler, når en enkelt komponent svikter, vil det bare påvirke strømgenereringen til modulen som tilsvarer komponenten, og sikre at kraftgenereringseffektiviteten til det totale solcellesystemet ikke påvirkes av en enkelt komponent, og løse mismatch problem med sentraliserte solcellekraftverk.
Strengen MPPT har et bredt spenningsområde, noe som kan forbedre kraftgenereringstiden og kraftgenereringen til systemet. MPPT-spenningsområdet til strengomformeren er bredt, vanligvis 200V-1000V, og justerbarheten er god. Ved utilstrekkelig lys eller ugunstig vær for kraftproduksjon, vil den totale spenningen til solcellemoduler være lav. Det bredere MPPT-spenningsområdet kan dekke lav inngangsspenning, og dermed sikre kraftproduksjonstiden til systemet og forbedre den generelle kraftproduksjonen.
Parallering av flere invertere øker ledningstap og er utsatt for resonansproblemer. Sammenlignet med sentraliserte vekselrettere er den individuelle kapasiteten til strenginvertere mindre, vanligvis 100KW eller mindre; for solcellekraftverk av samme skala vil valg av strenginvertere øke antallet vekselrettere. Flere strenginvertere vil kobles parallelt, og ledningstapet vil øke etter hvert som antall invertere som brukes øker. Samtidig vil den parallelle tilkoblingen av flere omformere føre til økning av totale harmoniske, vanskeligheten med undertrykkelse vil øke, resonansproblemet vil være mer alvorlig, og det vil lett føre til feil og brenning av elektrisk utstyr.
Distribuert inverter er en ny type inverter som kombinerer fordelene med sentralisert og strengtype. Distribuert inverter er en relativt ny type fotovoltaisk inverter, som har egenskapene til sentralisert inverter og strenginverter. Distribuerte vekselrettere kan forstås som sentralisert vekselretter og desentralisert optimalisering. Først utføres maksimal effekttoppsporing (MPPT) separat gjennom flere strenginvertere, og deretter konverteres sentraliserte omformere til vekselstrømnett etter sammenløp. Sammenlignet med sentraliserte vekselrettere har distribuerte vekselrettere fordelene med utmerket uavhengig ytelse, høy kraftproduksjon og generell systemstabilitet; sammenlignet med strenginvertere, bruker distribuerte invertere desentralisert optimalisering. Den sistnevnte sentraliserte konfluens-inverteren reduserer utstyrskostnadene for systemet betydelig. For tiden brukes den hovedsakelig i noen ledende demonstrasjonsbaseprosjekter i Kina. På grunn av den sene utviklingen av den distribuerte inverterløsningen er prosjekterfaringen ikke tilstrekkelig, og storskalaapplikasjon er ennå ikke dannet; på samme tid, på grunn av den sentraliserte invertermetoden, må denne løsningen bruke et dedikert datarom for å spre varme fra den sentraliserte omformeren, og øke bruksområdet som er okkupert av systemet.
Mikro-omformeren kan utføre MPPT-kontroll av individuelle komponenter, og kraftgenereringseffektiviteten og kraftgenereringsnivået er høyt. Forskjellig fra andre vekselrettere, er mikro-inverteren integrert med hver solcellemodul, og kan utføre maksimal effekttoppsporing (MPPT) kontroll på en enkelt modul, og forbedrer dermed den generelle kraftgenereringseffektiviteten og kraftgenereringen til systemet. Samtidig har mikro-omformeren egenskapene til liten størrelse og lav vekt, og krever ikke ekstra lagringsplass, noe som i stor grad forbedrer installasjonsvennligheten. Den er hovedsakelig egnet for små og mellomstore kraftstasjonsprosjekter som husholdninger. For et kraftverk av samme skala vil bruk av mikro-invertere kreve mer utstyr, og den totale kostnaden for systemet er betydelig høyere enn for systemer som bruker sentraliserte eller strenginverterløsninger.
