Glavni tipovi i principi rada fotonaponskih pretvarača
Fotonaponski pretvarači se uglavnom mogu podijeliti u četiri kategorije: centralizirani, string, distribuirani i mikro pretvarači. Centralizirani inverterski sustav ima veliku ukupnu snagu i uglavnom se koristi u velikim projektima kao što su zemaljske fotonaponske elektrane s dobrim svjetlosnim uvjetima; Distribuirani izmjenjivači mogu se podijeliti na izmjenjivače s nizom i mikro izmjenjivače, koji se obično koriste u malim i srednjim industrijskim, komercijalnim i kućanskim fotonaponskim sustavima za proizvodnju energije, u kojima je tip s nizom glavni distribuirani izmjenjivač. Distribuirani izmjenjivači imaju i centralizirane značajke i značajke niza te se naširoko koriste u projektima kao što su planinski predvodnici. Mikro-pretvarač treba pratiti vršnu vrijednost maksimalne snage svakog fotonaponskog modula neovisno, a zatim se spojiti u AC mrežu nakon inverzije. Kapacitet pojedinačne jedinice mikroinvertera općenito je ispod 1kW.
Broj nizova fotonaponskih grupa centraliziranog pristupa je velik, a pojedinačni kapacitet je obično veći od 500 KW. Centralizirani pretvarač je uobičajena vrsta fotonaponskog pretvarača na tržištu. Njegov princip rada je spajanje istosmjerne struje koju generira više fotonaponskih modula i praćenje maksimalne vršne snage (MPPT), a zatim centralizirani pretvarač pretvara istosmjernu izmjeničnu struju i povećava napon, kako bi se ostvarila proizvodnja električne energije iz mreže. Jedan MPPT opremljen je s 2-12 fotonaponskih grupa. Snaga svakog MPPT-a može doseći 125-1000kW, a kapacitet svakog MPPT-a je obično iznad 500KW, što ima prednosti velike snage i velikog kapaciteta.
Centralizirani pretvarači mogu smanjiti broj korištenja, smanjiti troškove i gubitke sustava i olakšati centralizirano upravljanje. Zbog prednosti velikog kapaciteta centraliziranih pretvarača, korištenje centraliziranih pretvarača za fotonaponske elektrane istog razmjera može uvelike smanjiti broj korištenih pretvarača, smanjiti ukupne gubitke u krugu sustava i olakšati centraliziranu instalaciju i upravljanje. U isto vrijeme, sam centralizirani pretvarač ima visok stupanj integracije, jednostavno upravljanje, relativno zrelu tehnologiju i nisku jediničnu cijenu. Kombinacija dva faktora može uvelike smanjiti troškove opreme sustava elektrane.
Primjena centraliziranih pretvarača može učinkovito smanjiti harmonike i poboljšati ukupnu kvalitetu proizvodnje električne energije u sustavu. Pri provođenju Fourierove dekompozicije nesinusoidnog naboja dobit ćemo dio naboja veći od osnovne frekvencije, odnosno harmonik, čija je frekvencija obično cijeli višekratnik osnovne frekvencije. Harmonici će proizvesti harmonijski pad napona na impedanciji kratkog spoja električne mreže, čime će utjecati na valni oblik napona; lako je izazvati lokalnu serijsko-paralelnu rezonanciju u sustavu, što rezultira oštećenjem opreme. Broj korištenih centraliziranih pretvarača je malen, što može smanjiti broj serija i paralela i učinkovito smanjiti harmonijski sadržaj, čime se osigurava udio osnovnih valova u proizvodnji električne energije i poboljšava ukupna kvaliteta proizvodnje električne energije.\
Spajanjem na više skupova istosmjernih ulaza, centralizirani MPPT raspon napona je uzak, što utječe na ukupnu izvedbu proizvodnje električne energije. Broj PV nizova spojenih na jedan MPPT centraliziranog pretvarača je velik i nemoguće je precizno kontrolirati svaku grupu PV nizova, tako da ne može jamčiti da je svaki niz u najboljoj radnoj točki, čime se smanjuju ukupni troškovi sustava . učinkovitost proizvodnje električne energije. Raspon napona centraliziranog MPPT-a općenito je u rasponu od 500-850V. Zbog uskog MPPT raspona napona, prilagodljivost centraliziranog pretvarača je loša. Pod nezadovoljavajućim uvjetima osvjetljenja, kao što je oblačna kiša, napon sustava je niži od minimalnog napona pretvarača MPPT, te se ne može izvesti normalna proizvodnja električne energije, što utječe na vrijeme proizvodnje električne energije. U isto vrijeme, zbog svojih karakteristika pristupa višestrukim skupovima istosmjernih ulaza, fotonaponski sustavi zahtijevaju dobru izvedbu prilagodbe između komponenti. Jednom kada jedna od komponenti otkaže, to će utjecati na ukupnu proizvodnju električne energije i učinkovitost proizvodnje električne energije u sustavu.
Centralizirani pretvarač je velikih dimenzija i potrebno ga je smjestiti u namjensku računalnu sobu, što povećava težinu instalacije. Zbog velikog kapaciteta pojedinačne jedinice, volumen i težina centraliziranog izmjenjivača su veliki, te je za postavljanje potrebna posebna prostorija za opremu na otvorenom. Namjenska računalna soba zauzima veliko područje, što povećava poteškoće pri instalaciji, a istovremeno povećava ukupne troškove zemljišta za sustav. Osim toga, zbog zrakonepropusnosti prostorije s opremom, postavljanje pretvarača u prostoriju s opremom dovest će do loše ventilacije unutar prostorije s opremom, što će rezultirati toplinskim problemima.
Strujni pretvarač ima modularni dizajn, koji može ostvariti decentraliziranu MPPT optimizaciju. Sustav elektrane koji koristi string fotonaponski inverter obično pretvara istosmjernu struju koju generiraju moduli prvo kroz pretvarač, a zatim je spaja u AC mrežu nakon konfluencije, pojačane transformacije i distribucije izmjenične energije. U usporedbi s centraliziranim pretvaračem, pretvarač niza ima modularni dizajn i ima više MPPT-ova; broj PV modula spojenih na svaki MPPT je manji, obično 1-4 grupa, koje mogu ostvariti distribuirani MPPT. Potražite najbolje. Budući da postoji nekoliko pristupnih terminala, kada jedna komponenta pokvari, to će utjecati samo na proizvodnju energije modula koji odgovara komponenti, osiguravajući da na učinkovitost proizvodnje energije cjelokupnog fotonaponskog sustava ne utječe niti jedna komponenta, a rješavanje problema mismatch problem centraliziranih fotonaponskih elektrana .
MPPT niz ima širok raspon napona, što može poboljšati vrijeme proizvodnje energije i proizvodnju energije sustava. Raspon napona MPPT string pretvarača je širok, obično 200 V-1000V, a mogućnost podešavanja je dobra. U slučaju nedovoljno svjetla ili nepovoljnog vremena za proizvodnju električne energije, ukupni napon fotonaponskih modula bit će nizak. Širi MPPT raspon napona može pokriti niski ulazni napon, čime se osigurava vrijeme proizvodnje električne energije sustava i poboljšava ukupna proizvodnja električne energije.
Paralelno povezivanje više pretvarača povećava gubitke u žici i sklono je problemima s rezonancijom. U usporedbi s centraliziranim pretvaračima, pojedinačni kapacitet string pretvarača je manji, obično 100 KW ili manje; za fotonaponske elektrane istog razmjera, korištenje string izmjenjivača će povećati broj izmjenjivača. Više string pretvarača bit će spojeno paralelno, a gubitak žice će se povećavati kako se povećava broj korištenih pretvarača. U isto vrijeme, paralelno spajanje višestrukih pretvarača dovest će do povećanja ukupnih harmonika, poteškoće s potiskivanjem će se povećati, problem rezonancije će biti ozbiljniji i lako će uzrokovati kvar i spaljivanje električne opreme.
Distribuirani pretvarač je novi tip pretvarača koji kombinira prednosti centraliziranog i string tipa. Distribuirani pretvarač je relativno nova vrsta fotonaponskog pretvarača, koji ima karakteristike centraliziranog pretvarača i string pretvarača. Distribuirani pretvarači mogu se shvatiti kao centralizirani pretvarač i decentralizirana optimizacija. Prvo, praćenje maksimalne vršne snage (MPPT) provodi se odvojeno kroz više strujnih pretvarača, a zatim se centralizirani pretvarači pretvaraju u izmjenične električne mreže nakon spajanja. U usporedbi s centraliziranim pretvaračima, distribuirani pretvarači imaju prednosti izvrsnih neovisnih performansi, velike proizvodnje energije i ukupne stabilnosti sustava; u usporedbi s pretvaračima nizova, distribuirani pretvarači koriste decentraliziranu optimizaciju. Potonji centralizirani konfluentni pretvarač uvelike smanjuje troškove opreme sustava. Trenutno se uglavnom koristi u nekim vodećim projektima demonstracijskih baza u Kini. Zbog kasnog razvoja rješenja distribuiranog pretvarača, projektno iskustvo nije dovoljno, a primjena velikih razmjera još nije formirana; u isto vrijeme, zbog metode centraliziranog pretvarača, ovo rješenje treba koristiti namjensku računalnu prostoriju za raspršivanje topline iz centraliziranog pretvarača, povećavajući korisnu površinu koju sustav zauzima.
Mikroinverter može obavljati MPPT kontrolu pojedinačnih komponenti, a učinkovitost proizvodnje električne energije i razina proizvodnje električne energije su visoki. Za razliku od drugih pretvarača, mikroinverter je integriran sa svakim fotonaponskim modulom i može izvršiti kontrolu praćenja maksimalne vršne snage (MPPT) na jednom modulu, čime se uvelike poboljšava ukupna učinkovitost proizvodnje električne energije i proizvodnja električne energije sustava. U isto vrijeme, mikroinverter ima karakteristike male veličine i male težine, te ne zahtijeva dodatni prostor za pohranu, što uvelike povećava praktičnost instalacije. Uglavnom je prikladan za male i srednje velike projekte elektrana kao što su kućanstva. Za elektranu istog razmjera, korištenje mikroinvertera će zahtijevati više opreme, a ukupni trošak sustava znatno je veći nego kod sustava koji koriste centralizirana rješenja ili rješenja sa string inverterima.
