Ako základné vybavenie fotovoltaických systémov na výrobu energie sa invertory používajú na premenu premenlivého jednosmerného napätia generovaného fotovoltaickými modulmi na striedavý výkon pri frekvencii siete, čo je jedna z dôležitých systémových rovnováh v systémoch fotovoltaických polí. V súčasnosti sú na trhu bežné meniče centralizované, reťazcové a mikromeniče. Nižšie porovnáme a analyzujeme tieto tri typy meničov.
1 Centralizovaný invertor
Invertorová technológia je pripojenie niekoľkých paralelných fotovoltaických reťazcov na vstupnú svorku DC toho istého centralizovaného striedača. Vo všeobecnosti sa trojfázové IGBT výkonové moduly používajú pre systémy s vysokým výkonom a tranzistory s efektom poľa sa používajú pre systémy s nízkym výkonom. Zároveň sa používajú regulátory konverzie DSP na zlepšenie kvality generovanej elektrickej energie, čím sa veľmi približuje sínusovému prúdu. Všeobecne sa používa vo veľkých systémoch fotovoltaických elektrární väčších ako 10 kW.
Centralizované invertory sa vo všeobecnosti používajú vo veľkých systémoch na výrobu energie, ako sú továrne, púštne elektrárne a pozemné elektrárne s rovnomerným slnečným žiarením. Celkový výkon systému je veľký, zvyčajne nad úrovňou megawattov.
Hlavné výhody sú:
1. Počet meničov je malý, čo uľahčuje správu;
2. Invertor má malý počet komponentov a vysokú spoľahlivosť;
3. Nízky obsah harmonických, nízka jednosmerná zložka a vysoká kvalita napájania;
4. Invertor má vysokú integráciu, vysokú hustotu výkonu a nízke náklady;
5. Striedač má kompletné ochranné funkcie a vysokú bezpečnosť elektrárne;
6. Má funkciu regulácie účinníka a funkciu prechodu nízkeho napätia, s dobrým výkonom regulácie siete.
Hlavné nevýhody sú:
1. Poruchovosť DC zlučovača je vysoká, čo ovplyvňuje celý systém;
2. Rozsah napätia MPPT centralizovaných meničov je úzky, zvyčajne 450-820V, a konfigurácia komponentov nie je flexibilná. Čas výroby energie je krátky v oblastiach s oblačným a hmlovým počasím;
3. Inštalácia a rozmiestnenie strojovní invertorov sú náročné a vyžadujú si vyhradené strojovne a vybavenie;
4. Samotný menič spotrebúva veľa energie a vetranie a odvod tepla v počítačovej miestnosti spotrebúvajú veľa elektriny, takže údržba systému je pomerne zložitá;
5. V centralizovanom invertorovom systéme zapojenom do siete sa súčiastka dostáva k meniču cez dva sútoky. Funkcia sledovania maximálneho výkonu (MPPT) meniča nemôže monitorovať činnosť každého komponentu, takže nie je možné udržiavať každý komponent v jeho optimálnom pracovnom bode. Keď komponent zlyhá alebo je zablokovaný tieňmi, ovplyvní to účinnosť výroby energie celého systému;
6. V centralizovanom invertorovom systéme zapojenom do siete neexistuje žiadna redundancia. V prípade poruchového vypnutia prestane celý systém vyrábať elektrickú energiu.
2-strunový invertor
Reťazový invertor je založený na modulárnom koncepte, kde každý fotovoltaický reťazec (1-5kw) prechádza cez invertor so sledovaním maximálneho výkonu na strane DC a paralelným pripojením do siete na strane AC. Dnes sa stal najpopulárnejším invertorom na medzinárodnom trhu.
Stringové invertory sa používajú hlavne pre malé a stredne veľké strešné fotovoltaické systémy na výrobu energie a malé pozemné elektrárne.
Hlavné výhody sú:
1. Reťazový invertor má modulárny dizajn, pričom každý fotovoltaický reťazec zodpovedá invertoru. DC koniec má funkciu sledovania maximálneho výkonu a AC koniec je pripojený paralelne k sieti. Jeho výhodou je, že nie je ovplyvnený modulovými rozdielmi medzi reťazcami a prekážkou tieňov, pričom sa znižuje nesúlad medzi optimálnym pracovným bodom fotovoltaických modulov a meniča a maximalizuje sa výroba energie;
2. Rozsah napätia MPPT reťazcových invertorov je široký, vo všeobecnosti sa pohybuje od 250-800V. KompozíciaKonfigurácia nt je flexibilnejšia a čas výroby energie je dlhší v oblastiach so zamračeným a hmlovým počasím;
3. Striedací menič pripojený k sieti má malý objem, nízku hmotnosť a veľmi ľahko sa prepravuje a inštaluje. Nevyžaduje profesionálne nástroje a vybavenie a nevyžaduje ani vyhradenú distribučnú miestnosť. Môže zjednodušiť výstavbu a znížiť záber pôdy v rôznych aplikáciách. Pripojenie jednosmerného prúdu tiež nevyžaduje zlučovacie boxy jednosmerného prúdu alebo rozvodné skrine jednosmerného prúdu. Typ struny má tiež výhody, ako je nízka vlastná spotreba energie, minimálny dopad na poruchu a jednoduchá výmena a údržba.
Hlavné nevýhody sú:
1. Existuje veľa elektronických komponentov s napájacími zariadeniami a signálnymi obvodmi na tej istej doske, čo sťažuje návrh a výrobu a je o niečo menej spoľahlivé;
2. Elektrická vzdialenosť napájacích zariadení je malá, preto nie sú vhodné pre vysokohorské oblasti a vonkajšiu inštaláciu. Vystavenie vetru a slnku môže ľahko spôsobiť starnutie plášťa a chladiča;
3. Bez konštrukcie izolačného transformátora je elektrická bezpečnosť mierne slabá a nie je vhodná pre systém záporného uzemnenia tenkovrstvových komponentov. Jednosmerná zložka je veľká a má významný vplyv na elektrickú sieť;
4. Keď je paralelne zapojených viacero meničov, celková harmonická je vysoká a THDI jedného meniča možno regulovať na viac ako 2 %. Ak je však paralelne zapojených viac ako 40 meničov, celková harmonická bude superponovaná a bude ťažké ju potlačiť;
5. Pri veľkom počte meničov sa celková poruchovosť zvýši, čo sťažuje monitorovanie systému;
6. Bez DC ističov a AC ističov a bez DC poistiek nie je ľahké odpojiť pri poruche systému;
7. Jediný invertor môže dosiahnuť funkciu nulového napätia, ale keď je paralelne zapojených viacero strojov, je ťažké dosiahnuť funkciu nulového napätia, reguláciu jalového výkonu, reguláciu aktívneho výkonu a ďalšie funkcie.
3 Mikro invertor
Mikro invertory môžu dosiahnuť maximálne sledovanie bodu výkonu na úrovni panela s výhodami oproti centrálnym invertorom. To môže optimalizovať výstupný výkon každého modulu, aby sa maximalizoval celkový výstupný výkon.
Hlavné výhody sú:
1. Keď jeden alebo dokonca viacero modulov zlyhá, systém môže naďalej poskytovať elektrinu do siete s vysokou dostupnosťou; Viacnásobné redundantné moduly možno voliteľne nakonfigurovať na zlepšenie spoľahlivosti systému;
2. Flexibilná konfigurácia umožňujúca užívateľom inštalovať fotovoltaické články podľa ich finančných možností na domácom trhu;
3. Účinne znížiť vplyv tieňov spôsobených lokálnym maskovaním na výstupný výkon;
4. Žiadna vysokonapäťová elektrina, bezpečnejšia, jednoduchšia a rýchlejšia inštalácia, nižšie náklady na údržbu a inštaláciu a znížená závislosť od poskytovateľov inštalačných služieb;
5. Zvýšením výroby energie každého invertorového modulu a sledovaním maximálneho výkonu je možné sledovať maximálny výkon jedného komponentu, čo môže výrazne zvýšiť výrobu energie fotovoltaického systému o 25 %.
Hlavné nevýhody sú:
1. Aplikačné scenáre mikro invertorov sú vo všeobecnosti vhodné pre domácnosti na strechách, ale ich aplikácie sú obmedzené;
2. Náklady na mikro invertory sú relatívne vyššie v porovnaní s centralizovanými invertormi a stringovými invertormi.
Prostredníctvom porovnávacej analýzy majú reťazcové invertory oproti centralizovaným invertorom a mikro invertorom výhody z hľadiska poruchovosti, bezpečnosti systému a nákladov na prevádzku a údržbu. Majú lepšiu spoľahlivosť systému a dokážu zabezpečiť dlhodobú bezpečnú a spoľahlivú prevádzku elektrární.