Основные типы и принципы работы фотоэлектрических инверторов
Фотоэлектрические инверторы можно в основном разделить на четыре категории: централизованные, струнные, распределенные и микроинверторы. Централизованная инверторная система имеет большую общую мощность и в основном используется в крупномасштабных проектах, таких как наземные фотоэлектрические электростанции с хорошими условиями освещения; распределенные инверторы можно разделить на стринговые инверторы и микроинверторы, которые обычно используются в малых и средних промышленных, коммерческих и бытовых фотоэлектрических системах производства электроэнергии, в которых тип стринг является основным типом продукта распределенного инвертора. Распределенные инверторы имеют как централизованные, так и струнные функции и широко используются в таких проектах, как горные лидеры. Микроинвертор должен независимо отслеживать максимальное пиковое значение мощности каждого фотоэлектрического модуля, а затем после инверсии включаться в сеть переменного тока. Единичная мощность микроинвертора обычно не превышает 1 кВт.
Количество фотоэлектрических групп централизованного доступа велико, а единичная мощность обычно превышает 500 кВт. Централизованный инвертор является распространенным видом фотоэлектрических инверторов на рынке. Его принцип работы заключается в объединении постоянного тока, генерируемого несколькими фотоэлектрическими модулями, и отслеживании пика максимальной мощности (MPPT), а затем централизованный инвертор преобразует постоянный переменный ток и повышает напряжение, чтобы реализовать выработку электроэнергии в сети. Один MPPT оснащен 2-12 фотогальваническими группами. Мощность каждого MPPT может достигать 125-1000кВт, а мощность каждого MPPT обычно превышает 500 кВт, что дает преимущества высокой мощности и большой емкости.
Централизованные инверторы могут сократить количество использований, снизить системные затраты и потери, а также облегчить централизованное управление. Благодаря преимуществам большой мощности централизованных инверторов использование централизованных инверторов для фотоэлектрических электростанций того же масштаба может значительно сократить количество используемых инверторов, уменьшить общие потери в цепи системы и облегчить централизованную установку и управление. В то же время сам централизованный инвертор имеет высокую степень интеграции, простое управление, относительно зрелую технологию и низкую стоимость единицы продукции. Сочетание этих двух факторов может значительно снизить стоимость оборудования системы электростанции.
Применение централизованных инверторов может эффективно уменьшить гармоники и улучшить общее качество выработки электроэнергии в системе. При выполнении разложения Фурье несинусоидального заряда мы получим часть заряда большую основной частоты, то есть гармонику, частота которой обычно является целым кратным основной частоты. Гармоники будут создавать гармоническое падение напряжения на сопротивлении короткого замыкания электросети, тем самым влияя на форму волны напряжения; в системе легко вызвать локальный последовательно-параллельный резонанс, что приведет к повреждению оборудования. Количество используемых централизованных инверторов невелико, что может уменьшить количество последовательных и параллельных соединений и эффективно уменьшить содержание гармоник, тем самым обеспечив долю основных волн в выработке электроэнергии и улучшив общее качество выработки электроэнергии.\
При подключении к нескольким наборам входов постоянного тока диапазон централизованного напряжения MPPT является узким, что влияет на общую производительность выработки электроэнергии. Количество цепочек фотоэлектрических модулей, подключенных к одному MPPT централизованного инвертора, велико, и невозможно точно контролировать каждую группу цепочек солнечных батарей, поэтому невозможно гарантировать, что каждая цепочка находится в наилучшей рабочей точке, что снижает общую стоимость системы. . эффективность выработки электроэнергии. Диапазон напряжения централизованного MPPT обычно находится в диапазоне 500-850В. Из-за узкого диапазона напряжения MPPT регулировка централизованного инвертора плохая. При неудовлетворительных условиях освещения, таких как облачный дождь, напряжение системы ниже минимального напряжения инвертора MPPT, и нормальная выработка электроэнергии невозможна, что влияет на время выработки электроэнергии. В то же время, благодаря своим характеристикам доступа к нескольким наборам входов постоянного тока, фотоэлектрические системы требуют хороших характеристик адаптации между компонентами. Как только один из компонентов выйдет из строя, это повлияет на общую выработку электроэнергии и эффективность выработки электроэнергии в системе.
Централизованный инвертор имеет большие размеры и требует размещения в специальном компьютерном зале, что усложняет установку. Из-за большой мощности отдельного блока объем и вес централизованного инвертора велики, и для его размещения необходимо оборудовать специальное помещение для оборудования на открытом воздухе. Выделенный компьютерный зал занимает большую площадь, что усложняет установку и увеличивает общую стоимость земли для системы. Кроме того, из-за герметичности помещения с оборудованием размещение инвертора в помещении с оборудованием приведет к плохой вентиляции внутри помещения с оборудованием, что приведет к проблемам с температурой.
Струнный инвертор имеет модульную конструкцию, которая может реализовать децентрализованную оптимизацию MPPT. Система электростанции, использующая струнный фотоэлектрический инвертор, обычно преобразует постоянный ток, генерируемый модулями, сначала через инвертор, а затем объединяет его в сеть переменного тока после слияния, повышающего преобразования и распределения мощности переменного тока. По сравнению с централизованным инвертором струнный инвертор имеет модульную конструкцию и имеет несколько MPPT; количество фотоэлектрических модулей, подключенных к каждому MPPT, меньше, обычно 1-4 групп, которые могут реализовать распределенный MPPT. Ищите лучшее. Поскольку терминалов доступа мало, при отказе одного компонента это повлияет только на выработку мощности модуля, соответствующего компоненту, гарантируя, что эффективность выработки электроэнергии всей фотоэлектрической системы не зависит от одного компонента, и решить проблему. проблема несоответствия централизованных фотоэлектрических электростанций.
Струнный MPPT имеет широкий диапазон напряжений, что может улучшить время выработки электроэнергии и выработку электроэнергии в системе. Диапазон напряжения MPPT струнного инвертора широк, обычно 200 В -1000 В, и настраивается хорошо. В случае недостаточного освещения или неблагоприятной для выработки электроэнергии погоды общее напряжение фотоэлектрических модулей будет низким. Более широкий диапазон напряжения MPPT может охватывать низкое входное напряжение, тем самым обеспечивая время выработки электроэнергии системой и улучшая общую выработку электроэнергии.
Параллельное подключение нескольких инверторов увеличивает потери в проводах и создает проблемы с резонансом. По сравнению с централизованными инверторами индивидуальная мощность струнных инверторов меньше, обычно 100 кВт или меньше; для фотоэлектрических электростанций того же масштаба выбор использования цепных инверторов увеличит количество инверторов. Несколько инверторов цепочки будут подключены параллельно, и потери в проводах будут увеличиваться по мере увеличения количества используемых инверторов. В то же время, параллельное подключение нескольких инверторов приведет к увеличению общего количества гармоник, повысится сложность подавления, проблема резонанса станет более серьезной, и это легко приведет к выходу из строя и возгоранию электрооборудования.
Распределенный инвертор — это новый тип инвертора, сочетающий в себе преимущества централизованного и струнного типа. Распределенный инвертор — это относительно новый тип фотоэлектрического инвертора, который имеет характеристики централизованного инвертора и струнного инвертора. Распределенные инверторы можно понимать как централизованный инвертор и децентрализованную оптимизацию. Сначала отслеживание пиков максимальной мощности (MPPT) выполняется отдельно через несколько инверторов цепочки, а затем централизованные инверторы после слияния преобразуются в электрические сети переменного тока. По сравнению с централизованными инверторами, распределенные инверторы имеют преимущества превосходной независимой производительности, высокой мощности и общей стабильности системы; по сравнению со строковыми инверторами распределенные инверторы используют децентрализованную оптимизацию. Последний централизованный инвертор слияния значительно снижает стоимость оборудования системы. В настоящее время он в основном используется в некоторых ведущих проектах демонстрационных баз в Китае. Из-за поздней разработки решения распределенного инвертора опыт проекта недостаточен, а крупномасштабное приложение еще не сформировано; в то же время из-за метода централизованного инвертора это решение требует использования выделенного компьютерного зала для отвода тепла от централизованного инвертора, увеличивая полезную площадь, занимаемую системой.
Микро-инвертор может выполнять MPPT-управление отдельными компонентами, а эффективность выработки электроэнергии и уровень выработки электроэнергии высоки. В отличие от других инверторов, микроинвертор интегрирован с каждым фотоэлектрическим модулем и может выполнять отслеживание максимальной мощности (MPPT) на одном модуле, тем самым значительно повышая общую эффективность выработки электроэнергии и выработку электроэнергии в системе. В то же время микроинвертор отличается малыми габаритами и малым весом и не требует дополнительного места для хранения, что значительно повышает удобство установки. Он в основном подходит для проектов малых и средних электростанций, таких как домашние хозяйства. Для электростанции такого же масштаба использование микроинверторов потребует большего количества оборудования, а общая стоимость системы значительно выше, чем у систем с использованием централизованных или струнных инверторных решений.
