Glavne vrste in principi delovanja fotovoltaičnih pretvornikov
Fotonapetostne razsmernike lahko v glavnem razdelimo v štiri kategorije: centralizirane, nizovne, porazdeljene in mikro razsmernike. Centralizirani inverterski sistem ima veliko skupno moč in se uporablja predvsem v velikih projektih, kot so zemeljske fotovoltaične elektrarne z dobrimi svetlobnimi pogoji; Porazdeljene razsmernike lahko razdelimo na razsmernike nizov in mikro razsmernike, ki se običajno uporabljajo v majhnih in srednje velikih industrijskih, komercialnih in gospodinjskih fotonapetostnih sistemih za proizvodnjo električne energije, v katerih je vrsta niza glavna vrsta porazdeljenega razsmernika. Porazdeljeni razsmerniki imajo centralizirane in nizovne funkcije in se pogosto uporabljajo v projektih, kot so gorski vodilni. Mikropretvornik naj bi neodvisno sledil največji konični vrednosti moči vsakega fotonapetostnega modula in se nato po inverziji združil v omrežje AC. Zmogljivost posamezne enote mikropretvornika je na splošno pod 1kW.
Število nizov fotovoltaičnih skupin s centraliziranim dostopom je veliko, posamezna zmogljivost pa je običajno več kot 500 KW. Centralizirani pretvornik je pogosta vrsta fotovoltaičnih pretvornikov na trgu. Njegovo načelo delovanja je združiti enosmerni tok, ki ga ustvari več fotonapetostnih modulov, in slediti najvišji moči (MPPT), nato pa centralizirani pretvornik pretvori enosmerni izmenični tok in poveča napetost, da se realizira proizvodnja električne energije v omrežju. Posamezen MPPT je opremljen s 2-12 fotovoltaičnimi skupinami. Moč vsakega MPPT lahko doseže 125-1000 kW, zmogljivost vsakega MPPT pa je običajno nad 500 KW, kar ima prednosti visoke moči in velike zmogljivosti.
Centralizirani pretvorniki lahko zmanjšajo število uporabe, zmanjšajo sistemske stroške in izgube ter olajšajo centralizirano upravljanje. Zaradi prednosti velike zmogljivosti centraliziranih razsmernikov lahko uporaba centraliziranih razsmernikov za fotonapetostne elektrarne istega obsega močno zmanjša število uporabljenih razsmernikov, zmanjša celotno izgubo sistema v vezju in olajša centralizirano namestitev in upravljanje. Hkrati ima sam centralizirani pretvornik visoko stopnjo integracije, preprosto krmiljenje, razmeroma zrelo tehnologijo in nizke stroške na enoto. Kombinacija obeh dejavnikov lahko močno zmanjša stroške opreme sistema elektrarne.
Uporaba centraliziranih pretvornikov lahko učinkovito zmanjša harmonike in izboljša splošno kakovost proizvodnje električne energije v sistemu. Pri Fourierjevi razgradnji nesinusoidnega naboja bomo dobili del naboja, ki je večji od osnovne frekvence, to je harmonik, katerega frekvenca je navadno celoštevilski večkratnik osnovne frekvence. Harmoniki bodo povzročili harmonični padec napetosti na impedanci kratkega stika električnega omrežja in s tem vplivali na valovno obliko napetosti; enostavno je povzročiti lokalno zaporedno vzporedno resonanco v sistemu, kar povzroči poškodbe opreme. Število uporabljenih centraliziranih pretvornikov je majhno, kar lahko zmanjša število serijskih in vzporednih in učinkovito zmanjša vsebnost harmonikov, s čimer se zagotovi delež osnovnih valov v proizvodnji električne energije in izboljša splošna kakovost proizvodnje električne energije.\
Pri povezovanju z več nizi vhodov DC je centralizirano območje napetosti MPPT ozko, kar vpliva na celotno zmogljivost proizvodnje električne energije. Število fotonapetostnih nizov, povezanih z enim MPPT centraliziranega pretvornika, je veliko in nemogoče je natančno nadzorovati vsako skupino fotonapetostnih nizov, zato ni mogoče zagotoviti, da je vsak niz v najboljši delovni točki, s čimer se zmanjšajo skupni stroški sistema. . učinkovitost proizvodnje električne energije. Napetostno območje centraliziranega MPPT je na splošno v območju 500-850V. Zaradi ozkega napetostnega območja MPPT je nastavljivost centraliziranega pretvornika slaba. Pri nezadovoljivih svetlobnih pogojih, kot je oblačen dež, je napetost sistema nižja od minimalne napetosti pretvornika MPPT in običajne proizvodnje električne energije ni mogoče izvesti, kar vpliva na čas proizvodnje električne energije. Hkrati pa fotonapetostni sistemi zaradi svojih značilnosti dostopanja do več nizov enosmernih vhodov zahtevajo dobro zmogljivost prilagajanja med komponentami. Ko ena od komponent odpove, bo to vplivalo na celotno proizvodnjo električne energije in učinkovitost proizvodnje električne energije v sistemu.
Centralizirani pretvornik je velik in ga je treba postaviti v namensko računalniško sobo, kar poveča težavnost namestitve. Zaradi velike zmogljivosti posamezne enote sta prostornina in teža centraliziranega razsmernika veliki, zato je treba za namestitev na prostem vzpostaviti posebno sobo za opremo. Namenska računalniška soba zavzema veliko površino, kar poveča težavnost namestitve, hkrati pa poveča skupne stroške zemljišča sistema. Poleg tega bo zaradi zrakotesnosti prostora z opremo postavitev pretvornika v prostor z opremo povzročila slabo prezračevanje znotraj prostora z opremo, kar bo povzročilo težave s toploto.
Strunski pretvornik ima modularno zasnovo, ki lahko uresniči decentralizirano MPPT optimizacijo. Sistem elektrarne, ki uporablja niz fotonapetostnega pretvornika, običajno pretvori enosmerni tok, ki ga ustvarijo moduli, najprej skozi pretvornik, nato pa ga združi v omrežje izmeničnega toka po sotočju, povečanju transformacije in distribuciji izmeničnega toka. V primerjavi s centraliziranim pretvornikom ima razsmernik nizov modularno zasnovo in več MPPT-jev; število PV modulov, priključenih na vsak MPPT, je manjše, običajno 1-4 skupin, ki lahko realizirajo porazdeljeni MPPT. Poiščite najboljše. Ker je dostopnih terminalov malo, bo okvara ene same komponente vplivala samo na proizvodnjo električne energije modula, ki ustreza komponenti, kar zagotavlja, da ena komponenta ne vpliva na učinkovitost proizvodnje električne energije celotnega fotovoltaičnega sistema, in reševanje problem neusklajenosti centraliziranih fotovoltaičnih elektrarn .
Niz MPPT ima širok razpon napetosti, ki lahko izboljša čas proizvodnje električne energije in proizvodnjo električne energije sistema. Razpon napetosti MPPT pretvornika nizov je širok, običajno 200 V-1000V, nastavljivost pa je dobra. V primeru premalo svetlobe ali neugodnega vremena za proizvodnjo električne energije bo skupna napetost fotovoltaičnih modulov nizka. Širši razpon napetosti MPPT lahko pokrije nizko vhodno napetost, s čimer zagotovi čas proizvodnje električne energije sistema in izboljša celotno proizvodnjo električne energije.
Vzporedna povezava več pretvornikov poveča izgube žice in je nagnjena k težavam z resonanco. V primerjavi s centraliziranimi razsmerniki je posamezna zmogljivost niznih razsmernikov manjša, običajno 100 KW ali manj; pri fotonapetostnih elektrarnah istega obsega bo izbira razsmernikov nizov povečala število razsmernikov. Vzporedno bo povezanih več nizovnih pretvornikov in izguba žice se bo povečala, ko se bo povečalo število uporabljenih pretvornikov. Hkrati bo vzporedna povezava več pretvornikov privedla do povečanja skupnih harmonikov, težave pri dušenju se bodo povečale, problem resonance bo resnejši in bo zlahka povzročil okvaro in vžig električne opreme.
Porazdeljeni razsmernik je nov tip razsmernika, ki združuje prednosti centraliziranega in string tipa. Porazdeljeni razsmernik je razmeroma nov tip fotovoltaičnega razsmernika, ki ima značilnosti centraliziranega in nizskega razsmernika. Porazdeljene pretvornike lahko razumemo kot centraliziran pretvornik in decentralizirano optimizacijo. Najprej se sledenje največje konične moči (MPPT) izvede ločeno prek več pretvornikov nizov, nato pa se centralizirani pretvorniki po sotočju pretvorijo v električna omrežja izmeničnega toka. V primerjavi s centraliziranimi razsmerniki imajo porazdeljeni razsmerniki prednosti odlične neodvisne zmogljivosti, velike proizvodnje električne energije in splošne stabilnosti sistema; v primerjavi z niznimi pretvorniki porazdeljeni pretvorniki uporabljajo decentralizirano optimizacijo. Slednji centralizirani sotočni pretvornik močno zmanjša stroške opreme sistema. Trenutno se uporablja predvsem v nekaterih vodilnih demonstracijskih baznih projektih na Kitajskem. Zaradi poznega razvoja porazdeljene pretvorniške rešitve projektne izkušnje niso zadostne in obsežna aplikacija še ni oblikovana; hkrati pa mora ta rešitev zaradi metode centraliziranega pretvornika uporabiti namensko računalniško sobo za odvajanje toplote iz centraliziranega pretvornika, s čimer se poveča uporabna površina, ki jo zaseda sistem.
Mikropretvornik lahko izvaja nadzor MPPT posameznih komponent, učinkovitost in raven proizvodnje električne energije pa sta visoka. Za razliko od drugih pretvornikov je mikropretvornik integriran z vsakim fotovoltaičnim modulom in lahko izvaja nadzor sledenja največje konične moči (MPPT) na enem modulu, s čimer močno izboljša splošno učinkovitost proizvodnje električne energije in proizvodnjo električne energije sistema. Hkrati ima mikropretvornik značilnosti majhne velikosti in majhne teže ter ne potrebuje dodatnega prostora za shranjevanje, kar močno poveča udobje namestitve. Primeren je predvsem za projekte majhnih in srednje velikih elektrarn, kot so gospodinjstva. Za elektrarno enakega obsega bo uporaba mikrorazsmernikov zahtevala več opreme, celotni stroški sistema pa so znatno višji kot pri sistemih, ki uporabljajo centralizirane ali nizovne rešitve.
