Belangrijkste typen en werkingsprincipes van fotovoltaïsche omvormers
Fotovoltaïsche omvormers kunnen hoofdzakelijk worden onderverdeeld in vier categorieën: gecentraliseerde, string-, gedistribueerde en micro-omvormers. Het gecentraliseerde invertersysteem heeft een groot totaal vermogen en wordt voornamelijk gebruikt in grootschalige projecten zoals fotovoltaïsche energiecentrales op de grond met goede lichtomstandigheden; gedistribueerde omvormers kunnen worden onderverdeeld in stringomvormers en micro-omvormers, die meestal worden gebruikt in kleine en middelgrote industriële, commerciële en huishoudelijke fotovoltaïsche stroomopwekkingssystemen, waarbij het stringtype het belangrijkste gedistribueerde omvormerproducttype is. Gedistribueerde omvormers hebben zowel gecentraliseerde als string-achtige kenmerken en worden veel gebruikt in projecten zoals voorlopers in de bergen. De micro-omvormer moet de maximale vermogenspiekwaarde van elke fotovoltaïsche module onafhankelijk volgen en vervolgens na omkering in het AC-net opnemen. De capaciteit van één enkele micro-omvormer is over het algemeen minder dan 1kW.
Het aantal gecentraliseerde toegangsreeksen voor fotovoltaïsche groepen is groot en de enkele capaciteit is meestal meer dan 500 kW. De gecentraliseerde omvormer is een veelvoorkomend type fotovoltaïsche omvormer op de markt. Het werkingsprincipe is om de gelijkstroom die door meerdere fotovoltaïsche modules wordt gegenereerd, samen te voegen en de maximale vermogenspiek (MPPT) te volgen, waarna de gecentraliseerde omvormer de directe wisselstroom omzet en de spanning verhoogt, om de opwekking van netstroom te realiseren. Een enkele MPPT is uitgerust met 2-12 fotovoltaïsche groepen. Het vermogen van elke MPPT kan oplopen tot 125-1000kW, en de capaciteit van elke MPPT is gewoonlijk meer dan 500 kW, wat de voordelen heeft van een hoog vermogen en een grote capaciteit.
Gecentraliseerde omvormers kunnen het aantal gebruikers verminderen, systeemkosten en -verliezen verminderen en gecentraliseerd beheer vergemakkelijken. Vanwege de voordelen van een grote capaciteit van gecentraliseerde omvormers, kan het gebruik van gecentraliseerde omvormers voor fotovoltaïsche centrales van dezelfde schaal het aantal gebruikte omvormers aanzienlijk verminderen, het algehele circuitverlies van het systeem verminderen en gecentraliseerde installatie en beheer vergemakkelijken. Tegelijkertijd heeft de gecentraliseerde omvormer zelf een hoge mate van integratie, eenvoudige bediening, relatief volwassen technologie en lage eenheidskosten. De combinatie van de twee factoren kan de uitrustingskosten van het krachtcentralesysteem aanzienlijk verlagen.
De toepassing van gecentraliseerde omvormers kan harmonischen effectief verminderen en de algehele kwaliteit van de stroomopwekking van het systeem verbeteren. Bij het uitvoeren van de Fourier-ontleding van de niet-sinusvormige lading, krijgen we een deel van de lading dat groter is dan de grondfrequentie, dat wil zeggen de harmonische, waarvan de frequentie meestal een geheel veelvoud is van de grondfrequentie. Harmonischen zullen een harmonische spanningsval veroorzaken op de kortsluitimpedantie van het elektriciteitsnet, waardoor de spanningsgolfvorm wordt beïnvloed; het is gemakkelijk om lokale serie-parallelle resonantie in het systeem te veroorzaken, wat resulteert in schade aan de apparatuur. Het aantal gebruikte gecentraliseerde omvormers is klein, wat het aantal series en parallel kan verminderen en de harmonische inhoud effectief kan verminderen, waardoor het aandeel fundamentele golven in de stroomopwekking wordt gewaarborgd en de algehele kwaliteit van de stroomopwekking wordt verbeterd.
Door verbinding te maken met meerdere sets DC-ingangen, is het gecentraliseerde MPPT-spanningsbereik smal, wat van invloed is op de algehele prestaties van de stroomopwekking. Het aantal PV-strings dat is aangesloten op een enkele MPPT van de gecentraliseerde omvormer is groot en het is onmogelijk om elke groep PV-strings nauwkeurig te regelen, dus het kan niet garanderen dat elke string zich in het beste werkpunt bevindt, waardoor de totale systeemkosten worden verlaagd . efficiëntie van energieopwekking. Het spanningsbereik van de gecentraliseerde MPPT ligt over het algemeen in het bereik van 500-850V. Vanwege het smalle MPPT-spanningsbereik is de instelbaarheid van de gecentraliseerde omvormer slecht. Onder onbevredigende lichtomstandigheden, zoals bewolkte regen, is de spanning van het systeem lager dan de minimale spanning van de omvormer MPPT en kan normale stroomopwekking niet worden uitgevoerd, wat de stroomopwekkingstijd beïnvloedt. Tegelijkertijd vereisen fotovoltaïsche systemen, vanwege de kenmerken van toegang tot meerdere sets DC-ingangen, goede aanpassingsprestaties tussen componenten. Zodra een van de componenten faalt, heeft dit invloed op de algehele energieopwekking en de efficiëntie van de energieopwekking van het systeem.
De gecentraliseerde omvormer is groot en moet in een speciale computerruimte worden geplaatst, wat de installatie moeilijker maakt. Vanwege de grote capaciteit van de enkele unit zijn het volume en het gewicht van de gecentraliseerde omvormer groot en moet er buiten een speciale technische ruimte worden ingericht voor plaatsing. De speciale computerruimte beslaat een groot gebied, waardoor de installatie moeilijker wordt en de totale grondkosten van het systeem toenemen. Bovendien zal het plaatsen van de omvormer in de technische ruimte, vanwege de luchtdichtheid van de technische ruimte, leiden tot slechte ventilatie in de technische ruimte, wat resulteert in thermische problemen.
De stringomvormer heeft een modulair ontwerp, waarmee gedecentraliseerde MPPT-optimalisatie kan worden gerealiseerd. Het krachtcentralesysteem dat een string-fotovoltaïsche omvormer gebruikt, converteert meestal eerst de gelijkstroom die door de modules wordt gegenereerd via de omvormer en voegt deze vervolgens samen met het wisselstroomnet na confluentie, step-up transformatie en wisselstroomverdeling. Vergeleken met de gecentraliseerde omvormer heeft de stringomvormer een modulair ontwerp en meerdere MPPT's; het aantal PV-modules dat op elke MPPT is aangesloten, is kleiner, meestal 1-4 groepen, die gedistribueerde MPPT kunnen realiseren. Zoek naar het beste. Aangezien er weinig toegangsterminals zijn, heeft het uitvallen van een enkel onderdeel alleen invloed op de stroomopwekking van de module die overeenkomt met het onderdeel, zodat de efficiëntie van de stroomopwekking van het totale fotovoltaïsche systeem niet wordt beïnvloed door een enkel onderdeel, en het oplossen van de mismatch probleem van gecentraliseerde fotovoltaïsche energiecentrales.
De string MPPT heeft een breed spanningsbereik, wat de stroomopwekkingstijd en stroomopwekking van het systeem kan verbeteren. Het MPPT-spanningsbereik van de stringomvormer is breed, meestal 200V-1000V, en de instelbaarheid is goed. Bij onvoldoende licht of ongunstig weer voor stroomopwekking zal de totale spanning van fotovoltaïsche modules laag zijn. Het bredere MPPT-spanningsbereik kan een lage ingangsspanning dekken, waardoor de stroomopwekkingstijd van het systeem wordt gegarandeerd en de algehele stroomopwekking wordt verbeterd.
Het parallel schakelen van meerdere omvormers verhoogt draadverliezen en is gevoelig voor resonantieproblemen. In vergelijking met gecentraliseerde omvormers is de individuele capaciteit van stringomvormers kleiner, meestal 100 kW of minder; voor fotovoltaïsche centrales van dezelfde schaal zal de keuze voor stringomvormers het aantal omvormers vergroten. Er worden meerdere stringomvormers parallel aangesloten en het draadverlies neemt toe naarmate het aantal gebruikte omvormers toeneemt. Tegelijkertijd zal de parallelle aansluiting van meerdere omvormers leiden tot een toename van de totale harmonischen, de moeilijkheid van onderdrukking zal toenemen, het resonantieprobleem zal ernstiger zijn en het zal gemakkelijk leiden tot uitval en verbranding van elektrische apparatuur.
Gedistribueerde omvormer is een nieuw type omvormer dat de voordelen van gecentraliseerd en stringtype combineert. Gedistribueerde omvormer is een relatief nieuw type fotovoltaïsche omvormer, die de kenmerken heeft van een gecentraliseerde omvormer en een stringomvormer. Gedistribueerde omvormers kunnen worden begrepen als gecentraliseerde omvormer en gedecentraliseerde optimalisatie. Eerst wordt de maximale power peak tracking (MPPT) afzonderlijk uitgevoerd via meerdere stringomvormers, en vervolgens worden gecentraliseerde omvormers na samenvloeiing omgezet in wisselstroomnetten. Vergeleken met gecentraliseerde omvormers hebben gedistribueerde omvormers de voordelen van uitstekende onafhankelijke prestaties, hoge stroomopwekking en algehele systeemstabiliteit; in vergelijking met stringomvormers maken gedistribueerde omvormers gebruik van decentrale optimalisatie. De laatste gecentraliseerde confluentie-inverter verlaagt de apparatuurkosten van het systeem aanzienlijk. Momenteel wordt het voornamelijk gebruikt in enkele toonaangevende demonstratiebasisprojecten in China. Vanwege de late ontwikkeling van de gedistribueerde omvormeroplossing is de projectervaring niet voldoende en is er nog geen grootschalige toepassing gevormd; tegelijkertijd moet deze oplossing vanwege de gecentraliseerde invertermethode een speciale computerruimte gebruiken om de warmte van de gecentraliseerde inverter af te voeren, waardoor het bruikbare gebied dat door het systeem wordt ingenomen, wordt vergroot.
De micro-omvormer kan MPPT-besturing van individuele componenten uitvoeren en de efficiëntie van de stroomopwekking en het niveau van stroomopwekking zijn hoog. Anders dan andere omvormers, is de micro-omvormer geïntegreerd met elke fotovoltaïsche module en kan hij maximale power peak tracking (MPPT)-regeling uitvoeren op een enkele module, waardoor de algehele efficiëntie van de energieopwekking en de stroomopwekking van het systeem aanzienlijk wordt verbeterd. Tegelijkertijd heeft de micro-omvormer de kenmerken van klein formaat en lichtgewicht, en heeft hij geen extra opslagruimte nodig, wat het installatiegemak aanzienlijk vergroot. Het is vooral geschikt voor kleine en middelgrote energiecentraleprojecten zoals huishoudens. Voor een energiecentrale van dezelfde schaal zal het gebruik van micro-omvormers meer apparatuur vereisen, en de totale kosten van het systeem zijn aanzienlijk hoger dan die van systemen die gebruik maken van gecentraliseerde of string-omvormeroplossingen.
