Pagrindiniai fotovoltinių keitiklių tipai ir veikimo principai
Fotovoltinius keitiklius daugiausia galima suskirstyti į keturias kategorijas: centralizuotus, styginius, paskirstytus ir mikro inverterius. Centralizuota keitiklių sistema turi didelę bendrą galią ir dažniausiai naudojama didelio masto projektuose, pavyzdžiui, antžeminėse fotovoltinėse elektrinėse su geromis apšvietimo sąlygomis; paskirstytus keitiklius galima suskirstyti į styginius keitiklius ir mikro inverterius, kurie dažniausiai naudojami mažose ir vidutinėse pramoninėse, komercinėse ir buitinėse fotovoltinės energijos gamybos sistemose, kuriose stygos tipas yra pagrindinis paskirstytų inverterių gaminių tipas. Paskirstyti inverteriai turi tiek centralizuotų, tiek styginių tipo funkcijų ir yra plačiai naudojami projektuose, tokiuose kaip kalnų pirmtakai. Mikrokeitiklis turi sekti kiekvieno fotovoltinio modulio maksimalią didžiausią galios vertę, o po inversijos susijungti į kintamosios srovės tinklą. Mikroinverterio vieno bloko galia paprastai yra mažesnė nei 1 kW.
Centralizuotos prieigos fotovoltinių grupių stygų skaičius yra didelis, o vienos talpos paprastai yra daugiau nei 500 kW. Centralizuotas keitiklis yra įprastas fotovoltinio keitiklio tipas rinkoje. Jo veikimo principas yra sujungti nuolatinę srovę, kurią sukuria keli fotovoltiniai moduliai, ir sekti didžiausią galios maksimumą (MPPT), o tada centralizuotas keitiklis konvertuoja nuolatinę kintamąją srovę ir padidina įtampą, kad būtų galima generuoti tinklo energiją. Viename MPPT yra 2-12 fotovoltinės grupės. Kiekvieno MPPT galia gali siekti 125-1000kW, o kiekvieno MPPT galia paprastai viršija 500 KW, o tai turi didelės galios ir didelės talpos pranašumus.
Centralizuoti keitikliai gali sumažinti naudojimo skaičių, sumažinti sistemos sąnaudas ir nuostolius bei palengvinti centralizuotą valdymą. Dėl didelės centralizuotų keitiklių talpos pranašumų, centralizuotų keitiklių naudojimas to paties masto fotovoltinėms elektrinėms gali žymiai sumažinti naudojamų keitiklių skaičių, sumažinti bendrą sistemos grandinės nuostolį ir palengvinti centralizuotą diegimą ir valdymą. Tuo pačiu metu pats centralizuotas keitiklis turi aukštą integracijos laipsnį, paprastą valdymą, gana brandžią technologiją ir mažą vieneto kainą. Dviejų veiksnių derinys gali labai sumažinti elektrinės sistemos įrangos kainą.
Centralizuotų keitiklių taikymas gali veiksmingai sumažinti harmonines dalis ir pagerinti bendrą sistemos energijos gamybos kokybę. Atlikdami nesinusinio krūvio Furjė skaidymą, gausime krūvio dalį, didesnę už pagrindinį dažnį, tai yra harmoniką, kurios dažnis dažniausiai yra sveikasis pagrindinio dažnio kartotinis. Harmonikos sukels harmoninį įtampos kritimą elektros tinklo trumpojo jungimo varža, taip paveikdamos įtampos bangos formą; nesunku sukelti vietinį nuoseklų lygiagretųjį rezonansą sistemoje, dėl ko sugadinama įranga. Naudojamų centralizuotų keitiklių skaičius yra nedidelis, todėl galima sumažinti serijų ir lygiagrečių skaičių bei efektyviai sumažinti harmonikų kiekį, taip užtikrinant pagrindinių bangų proporciją energijos gamyboje ir pagerinant bendrą energijos gamybos kokybę.\
Jungiant prie kelių nuolatinės srovės įėjimų rinkinių, centralizuotas MPPT įtampos diapazonas yra siauras, o tai turi įtakos bendram energijos gamybos našumui. PV stygų, prijungtų prie vieno centralizuoto keitiklio MPPT, skaičius yra didelis ir neįmanoma tiksliai valdyti kiekvienos PV stygų grupės, todėl negalima garantuoti, kad kiekviena eilutė yra geriausiame darbo taške, taip sumažinant bendrą sistemos kainą. . energijos gamybos efektyvumą. Centralizuoto MPPT įtampos diapazonas paprastai yra 500-850V. Dėl siauro MPPT įtampos diapazono centralizuoto keitiklio reguliuojamumas yra prastas. Esant nepatenkinamoms apšvietimo sąlygoms, pavyzdžiui, lyjant debesuotam lietui, sistemos įtampa yra mažesnė už minimalią keitiklio MPPT įtampą, todėl negalima gaminti įprastos energijos, o tai turi įtakos energijos gamybos laikui. Tuo pačiu metu dėl savo savybių, leidžiančių pasiekti kelis nuolatinės srovės įvesties rinkinius, fotovoltinėms sistemoms reikalingas geras komponentų pritaikymas. Sugedus vienam iš komponentų, tai turės įtakos bendrai sistemos energijos gamybai ir energijos gamybos efektyvumui.
Centralizuotas keitiklis yra didelio dydžio ir jį reikia patalpinti tam skirtoje kompiuterių salėje, o tai apsunkina montavimą. Dėl didelės vieno bloko talpos centralizuoto keitiklio tūris ir svoris yra dideli, todėl lauke reikia įrengti specialią įrangos patalpą. Specialus kompiuterių kambarys užima didelį plotą, o tai apsunkina diegimą ir padidina bendrą sistemos žemės kainą. Be to, dėl įrangos patalpos sandarumo, keitiklį įdėjus įrangos patalpoje, įrangos patalpos viduje prastai vėdins, o tai sukels šiluminių problemų.
Styginių keitiklis turi modulinį dizainą, kuris gali realizuoti decentralizuotą MPPT optimizavimą. Jėgainės sistema, naudojanti styginį fotovoltinį keitiklį, paprastai konvertuoja modulių generuojamą nuolatinės srovės srovę pirmiausia per keitiklį, o po to sujungia ją į kintamosios srovės tinklą po santakos, pakopinės transformacijos ir kintamosios srovės paskirstymo. Palyginti su centralizuotu keitikliu, styginis keitiklis yra modulinės konstrukcijos ir turi kelis MPPT; prie kiekvieno MPPT prijungtų PV modulių skaičius yra mažesnis, dažniausiai 1-4 grupes, kurios gali realizuoti paskirstytą MPPT. Ieškokite geriausio. Kadangi prieigos terminalų yra nedaug, sugedus vienam komponentui, tai turės įtakos tik komponentą atitinkančio modulio energijos gamybai, užtikrinant, kad visos fotovoltinės sistemos energijos gamybos efektyvumui įtakos nedarytų vienas komponentas, ir išspręstų centralizuotų fotovoltinių elektrinių neatitikimo problema.
MPPT stygos turi platų įtampos diapazoną, o tai gali pagerinti energijos generavimo laiką ir sistemos energijos gamybą. Styginio keitiklio MPPT įtampos diapazonas yra platus, paprastai 200 V-1000V, o reguliuojamumas yra geras. Esant nepakankamam apšvietimui arba nepalankiam elektros energijos gamybai orui, bendra fotovoltinių modulių įtampa bus žema. Platesnis MPPT įtampos diapazonas gali apimti žemą įėjimo įtampą, taip užtikrinant sistemos energijos generavimo laiką ir pagerinant bendrą energijos gamybą.
Lygiagretus keli keitikliai padidina laidų nuostolius ir yra linkę į rezonanso problemas. Palyginti su centralizuotais keitikliais, individualus styginių keitiklių pajėgumas yra mažesnis, paprastai 100 kW ar mažiau; to paties masto fotovoltinėms elektrinėms, pasirinkus naudoti styginius keitiklius, keitiklių skaičius padidės. Keli styginiai keitikliai bus prijungti lygiagrečiai, o laidų nuostoliai padidės, kai padidės naudojamų keitiklių skaičius. Tuo pačiu metu lygiagretus kelių keitiklių sujungimas padidins bendrąsias harmonikas, padidės slopinimo sunkumas, bus rimtesnė rezonanso problema ir dėl to lengvai suges ir sudegs elektros įranga.
Paskirstytasis keitiklis yra naujo tipo keitiklis, kuris sujungia centralizuoto ir styginio tipo privalumus. Paskirstytasis keitiklis yra palyginti naujo tipo fotovoltinis keitiklis, turintis centralizuoto keitiklio ir styginio keitiklio charakteristikas. Paskirstyti inverteriai gali būti suprantami kaip centralizuotas keitiklis ir decentralizuotas optimizavimas. Pirma, didžiausios galios smailės sekimas (MPPT) atliekamas atskirai per kelis styginius keitiklius, o po to centralizuoti keitikliai paverčiami kintamosios srovės elektros tinklais po susiliejimo. Palyginti su centralizuotais keitikliais, paskirstytieji keitikliai pasižymi puikiu nepriklausomu veikimu, dideliu energijos generavimu ir bendro sistemos stabilumu; palyginti su styginiais keitikliais, paskirstytiems keitikliams naudojamas decentralizuotas optimizavimas. Pastarasis centralizuotas santakos keitiklis labai sumažina sistemos įrangos kainą. Šiuo metu jis daugiausia naudojamas kai kuriuose pirmaujančiuose demonstravimo bazės projektuose Kinijoje. Dėl pavėluoto paskirstytojo inverterio sprendimo kūrimo projekto patirties nepakanka, o plataus masto pritaikymas dar nesusiformavęs; tuo pačiu metu, dėl centralizuoto keitiklio metodo, šiam sprendimui reikia naudoti tam skirtą kompiuterių kambarį, kad būtų išsklaidyta šiluma iš centralizuoto keitiklio, padidinant sistemos užimamą naudingą plotą.
Mikrokeitiklis gali atlikti atskirų komponentų MPPT valdymą, o energijos gamybos efektyvumas ir energijos gamybos lygis yra aukšti. Skirtingai nuo kitų keitiklių, mikroinverteris yra integruotas su kiekvienu fotovoltiniu moduliu ir gali atlikti didžiausios galios stebėjimo (MPPT) valdymą viename modulyje, taip žymiai pagerindamas bendrą energijos gamybos efektyvumą ir sistemos energijos gamybą. Tuo pačiu metu mikroinverteris pasižymi mažo dydžio ir lengvo svorio savybėmis, nereikalauja papildomos vietos saugykloje, o tai labai padidina montavimo patogumą. Jis daugiausia tinka mažų ir vidutinių elektrinių projektams, pavyzdžiui, namų ūkiams. Tokio pat masto elektrinei mikroinverteriams naudoti reikės daugiau įrangos, o bendra sistemos kaina yra žymiai didesnė nei sistemų, naudojančių centralizuotus arba styginius inverterių sprendimus.
