انواع اصلی و اصول کار اینورترهای فتوولتائیک

اینورترهای فتوولتائیک را می توان به طور عمده به چهار دسته اینورتر متمرکز، رشته ای، توزیع شده و میکرو تقسیم کرد. سیستم اینورتر متمرکز قدرت کل زیادی دارد و عمدتاً در پروژه‌های مقیاس بزرگ مانند نیروگاه‌های فتوولتائیک زمینی با شرایط روشنایی خوب استفاده می‌شود. اینورترهای توزیع شده را می‌توان به اینورترهای رشته‌ای و میکرو اینورتر تقسیم کرد که معمولاً در سیستم‌های تولید برق فتوولتائیک صنعتی، تجاری و خانگی کوچک و متوسط ​​استفاده می‌شوند که در آنها نوع رشته‌ای اصلی‌ترین نوع محصول اینورتر توزیع‌شده است. اینورترهای توزیع شده دارای ویژگی‌های متمرکز و رشته‌ای هستند و به طور گسترده در پروژه‌هایی مانند پیشتازهای کوهستانی استفاده می‌شوند. میکرو اینورتر برای ردیابی حداکثر مقدار حداکثر توان هر ماژول فتوولتائیک به طور مستقل است و سپس پس از وارونگی در شبکه AC ادغام می شود. ظرفیت تک واحدی میکرو اینورتر معمولاً زیر 1 کیلو وات است.

تعداد رشته های گروه فتوولتائیک دسترسی متمرکز زیاد است و ظرفیت تک معمولاً بیش از 500 کیلووات است. اینورتر متمرکز نوع رایج اینورتر فتوولتائیک در بازار است. اصل کار آن ادغام جریان DC تولید شده توسط چندین ماژول فتوولتائیک و ردیابی حداکثر پیک توان (MPPT) است، و سپس اینورتر متمرکز جریان متناوب مستقیم را تبدیل می‌کند و ولتاژ را افزایش می‌دهد تا تولید برق شبکه را تحقق بخشد. یک MPPT منفرد به 2-12 گروه فتوولتائیک مجهز شده است. توان هر MPPT می تواند به 125-1000 کیلووات برسد و ظرفیت هر MPPT معمولاً بالای 500 کیلووات است که از مزایای قدرت بالا و ظرفیت زیاد برخوردار است.

اینورترهای متمرکز می توانند تعداد استفاده را کاهش دهند، هزینه ها و تلفات سیستم را کاهش دهند و مدیریت متمرکز را تسهیل کنند. با توجه به مزایای ظرفیت بالای اینورترهای متمرکز، استفاده از اینورترهای متمرکز برای نیروگاه های فتوولتائیک در مقیاس مشابه می تواند تعداد اینورترهای مورد استفاده را کاهش دهد، تلفات کلی مدار سیستم را کاهش دهد و نصب و مدیریت متمرکز را تسهیل کند. در عین حال، خود اینورتر متمرکز دارای درجه بالایی از یکپارچگی، کنترل ساده، فناوری نسبتاً بالغ و هزینه واحد پایین است. ترکیب این دو عامل می تواند هزینه تجهیزات سیستم نیروگاه را تا حد زیادی کاهش دهد.

استفاده از اینورترهای متمرکز می تواند به طور موثری هارمونیک ها را کاهش دهد و کیفیت کلی تولید برق سیستم را بهبود بخشد. هنگام انجام تجزیه فوریه بار غیر سینوسی، بخشی از بار را بیشتر از فرکانس اصلی، یعنی هارمونیک خواهیم گرفت که فرکانس آن معمولاً مضرب صحیح فرکانس اصلی است. هارمونیک ها افت ولتاژ هارمونیک را در امپدانس اتصال کوتاه شبکه برق ایجاد می کند و در نتیجه شکل موج ولتاژ را تحت تاثیر قرار می دهد. ایجاد رزونانس سری موازی محلی در سیستم آسان است که منجر به آسیب تجهیزات می شود. تعداد اینورترهای متمرکز مورد استفاده کم است، که می تواند تعداد سری ها و موازی ها را کاهش دهد و به طور موثر محتوای هارمونیک را کاهش دهد، در نتیجه نسبت امواج اساسی در تولید برق را تضمین می کند و کیفیت کلی تولید برق را بهبود می بخشد.

با اتصال به چندین مجموعه از ورودی های DC، محدوده ولتاژ MPPT متمرکز باریک است، که بر عملکرد کلی تولید برق تأثیر می گذارد. تعداد رشته‌های PV متصل به یک MPPT واحد اینورتر متمرکز زیاد است و کنترل دقیق هر گروه از رشته‌های PV غیرممکن است، بنابراین نمی‌توان تضمین کرد که هر رشته در بهترین نقطه کار قرار دارد، بنابراین هزینه کلی سیستم کاهش می‌یابد. . راندمان تولید برق محدوده ولتاژ MPPT متمرکز معمولاً در محدوده 500-850V است. با توجه به محدوده ولتاژ MPPT باریک، قابلیت تنظیم اینورتر متمرکز ضعیف است. در شرایط نوری نامناسب مانند باران ابری، ولتاژ سیستم کمتر از حداقل ولتاژ MPPT اینورتر است و تولید برق معمولی را نمی توان انجام داد که بر زمان تولید برق تأثیر می گذارد. در عین حال، به دلیل ویژگی‌های دسترسی به مجموعه‌های متعدد ورودی DC، سیستم‌های فتوولتائیک نیاز به عملکرد سازگاری خوبی بین اجزا دارند. هنگامی که یکی از اجزاء از کار بیفتد، بر تولید برق کلی و راندمان تولید برق سیستم تأثیر می گذارد.

اینورتر متمرکز از نظر اندازه بزرگ است و باید در یک اتاق کامپیوتر اختصاصی قرار داده شود که سختی نصب را افزایش می دهد. با توجه به ظرفیت زیاد یونیت تک، حجم و وزن اینورتر متمرکز زیاد است و باید اتاق تجهیزات ویژه در فضای باز برای قرارگیری ایجاد شود. اتاق کامپیوتر اختصاصی مساحت وسیعی را اشغال می‌کند که باعث افزایش سختی نصب و افزایش هزینه کلی زمین سیستم می‌شود. علاوه بر این، به دلیل هواگیری اتاق تجهیزات، قرار دادن اینورتر در اتاق تجهیزات منجر به تهویه نامناسب داخل اتاق تجهیزات و در نتیجه مشکلات حرارتی می شود.

اینورتر رشته از طراحی مدولار استفاده می کند که می تواند بهینه سازی MPPT غیرمتمرکز را تحقق بخشد. سیستم نیروگاه با استفاده از اینورتر فتوولتائیک رشته ای معمولا جریان DC تولید شده توسط ماژول ها را ابتدا از طریق اینورتر تبدیل می کند و سپس آن را پس از تلاقی، تبدیل پله به بالا و توزیع برق AC به شبکه AC ادغام می کند. در مقایسه با اینورتر متمرکز، اینورتر رشته‌ای طراحی مدولار دارد و MPPT‌های متعددی دارد. تعداد ماژول های PV متصل به هر MPPT کمتر است، معمولاً 1-4 گروه، که می توانند MPPT توزیع شده را درک کنند. بهترین ها را جستجو کنید. از آنجایی که ترمینال های دسترسی کمی وجود دارد، هنگامی که یک جزء از کار بیفتد، تنها بر تولید برق ماژول مربوط به قطعه تأثیر می گذارد و اطمینان حاصل می کند که راندمان تولید برق کل سیستم فتوولتائیک تحت تأثیر یک قطعه قرار نمی گیرد و حل مشکل مشکل عدم تطابق نیروگاه های فتوولتائیک متمرکز.

MPPT رشته ای دارای محدوده ولتاژ گسترده ای است که می تواند زمان تولید برق و تولید برق سیستم را بهبود بخشد. محدوده ولتاژ MPPT اینورتر رشته گسترده است، معمولاً 200 ولت-1000 ولت، و قابلیت تنظیم خوب است. در صورت کمبود نور یا آب و هوای نامساعد برای تولید برق، ولتاژ کلی ماژول های فتوولتائیک کم خواهد بود. محدوده ولتاژ MPPT گسترده تر می تواند ولتاژ ورودی پایین را پوشش دهد، بنابراین زمان تولید برق سیستم را تضمین می کند و تولید برق کلی را بهبود می بخشد.

موازی کردن چندین اینورتر تلفات سیم را افزایش می دهد و مستعد مشکلات رزونانس است. در مقایسه با اینورترهای متمرکز، ظرفیت مجزای اینورترهای رشته ای کوچکتر است، معمولاً 100 کیلووات یا کمتر. برای نیروگاه های فتوولتائیک در مقیاس مشابه، انتخاب استفاده از اینورترهای رشته ای تعداد اینورترها را افزایش می دهد. اینورترهای چند رشته ای به صورت موازی به هم متصل می شوند و با افزایش تعداد اینورترهای مورد استفاده، تلفات سیم افزایش می یابد. در عین حال، اتصال موازی چندین اینورتر منجر به افزایش هارمونیک کل، دشواری سرکوب افزایش می‌یابد، مشکل رزونانس جدی‌تر می‌شود و به راحتی باعث خرابی و سوختن تجهیزات الکتریکی می‌شود.

اینورتر توزیع شده نوع جدیدی از اینورتر است که مزایای نوع متمرکز و رشته ای را با هم ترکیب می کند. اینورتر توزیع شده نوع نسبتا جدیدی از اینورتر فتوولتائیک است که دارای ویژگی های اینورتر متمرکز و اینورتر رشته ای است. اینورترهای توزیع شده را می توان به عنوان اینورتر متمرکز و بهینه سازی غیرمتمرکز درک کرد. ابتدا حداکثر ردیابی پیک توان (MPPT) به طور جداگانه از طریق چندین اینورتر رشته ای انجام می شود و سپس اینورترهای متمرکز پس از تلاقی به شبکه های برق AC تبدیل می شوند. در مقایسه با اینورترهای متمرکز، اینورترهای توزیع شده دارای مزایای عملکرد مستقل عالی، تولید برق بالا و پایداری کلی سیستم هستند. در مقایسه با اینورترهای رشته ای، اینورترهای توزیع شده از بهینه سازی غیرمتمرکز استفاده می کنند. اینورتر متمرکز دومی هزینه تجهیزات سیستم را تا حد زیادی کاهش می دهد. در حال حاضر، عمدتاً در برخی از پروژه‌های پایه نمایشی پیشرو در چین استفاده می‌شود. با توجه به توسعه دیرهنگام راه حل اینورتر توزیع شده، تجربه پروژه کافی نیست و برنامه در مقیاس بزرگ هنوز شکل نگرفته است. در عین حال، با توجه به روش اینورتر متمرکز، این راه حل نیاز به استفاده از یک اتاق کامپیوتر اختصاصی برای دفع گرما از اینورتر متمرکز دارد که باعث افزایش منطقه قابل استفاده اشغال شده توسط سیستم می شود.

میکرو اینورتر می تواند کنترل MPPT اجزای جداگانه را انجام دهد و راندمان تولید برق و سطح تولید برق بالا است. متفاوت از سایر اینورترها، میکرو اینورتر با هر ماژول فتوولتائیک یکپارچه شده است و می تواند کنترل حداکثر پیک توان (MPPT) را روی یک ماژول انجام دهد، در نتیجه راندمان تولید برق و تولید برق سیستم را تا حد زیادی بهبود می بخشد. در عین حال، میکرو اینورتر دارای ویژگی های اندازه کوچک و وزن سبک است و به فضای ذخیره سازی اضافی نیاز ندارد که راحتی نصب را بسیار افزایش می دهد. این عمدتا برای پروژه های نیروگاه های کوچک و متوسط ​​مانند خانگی مناسب است. برای یک نیروگاه در مقیاس مشابه، استفاده از میکرو اینورترها به تجهیزات بیشتری نیاز دارد و هزینه کلی سیستم به طور قابل توجهی بالاتر از سیستم هایی است که از راه حل های اینورتر متمرکز یا رشته ای استفاده می کنند.