Huvudtyper och arbetsprinciper för fotovoltaiska växelriktare
Fotovoltaiska växelriktare kan huvudsakligen delas in i fyra kategorier: centraliserade, strängade, distribuerade och mikroväxelriktare. Det centraliserade växelriktarsystemet har en stor total effekt och används huvudsakligen i storskaliga projekt som solkraftverk på marken med bra ljusförhållanden; distribuerade växelriktare kan delas in i strängväxelriktare och mikroväxelriktare, som vanligtvis används i små och medelstora industriella, kommersiella och hushålls solceller, där strängtyp är den huvudsakliga produkttypen för distribuerade växelriktare. Distribuerade växelriktare har både centraliserade och strängliknande funktioner och används i stor utsträckning i projekt som bergstoppar. Mikroväxelriktaren ska spåra det maximala effekttoppvärdet för varje solcellsmodul oberoende och sedan slås samman med AC-nätet efter inversion. Mikroväxelriktarens en-enhetskapacitet är i allmänhet under 1kW.
Antalet solcellsgruppsträngar med centraliserad access är stort, och den enskilda kapaciteten är vanligtvis mer än 500KW. Den centraliserade växelriktaren är en vanlig typ av fotovoltaisk växelriktare på marknaden. Dess arbetsprincip är att slå samman likströmmen som genereras av flera fotovoltaiska moduler och spåra den maximala effekttoppen (MPPT), och sedan konverterar den centraliserade växelriktaren likströmmen och ökar spänningen för att realisera elproduktionen i nätet. En enda MPPT är utrustad med 2-12 solcellsgrupper. Effekten för varje MPPT kan nå 125-1000kW, och kapaciteten för varje MPPT är vanligtvis över 500KW, vilket har fördelarna med hög effekt och stor kapacitet.
Centraliserade växelriktare kan minska antalet användningar, minska systemkostnader och förluster och underlätta centraliserad hantering. På grund av fördelarna med stor kapacitet hos centraliserade växelriktare kan användningen av centraliserade växelriktare för fotovoltaiska kraftverk av samma skala kraftigt minska antalet växelriktare som används, minska systemets totala kretsförlust och underlätta centraliserad installation och hantering. Samtidigt har den centraliserade växelriktaren i sig en hög grad av integration, enkel kontroll, relativt mogen teknik och låg enhetskostnad. Kombinationen av de två faktorerna kan kraftigt minska utrustningskostnaden för kraftverkssystemet.
Tillämpningen av centraliserade växelriktare kan effektivt minska övertoner och förbättra systemets övergripande kraftgenereringskvalitet. När vi utför Fourier-nedbrytningen av den icke-sinusformade laddningen kommer vi att få en del av laddningen som är större än grundfrekvensen, det vill säga övertonen, vars frekvens vanligtvis är en heltalsmultipel av grundfrekvensen. Övertoner kommer att producera harmoniskt spänningsfall på kortslutningsimpedansen i elnätet, vilket påverkar spänningsvågformen; det är lätt att orsaka lokal serieparallell resonans i systemet, vilket resulterar i skador på utrustningen. Antalet centraliserade växelriktare som används är litet, vilket kan minska antalet serier och parallella, och effektivt reducera det övertonsinnehållet, och därigenom säkerställa andelen grundvågor i kraftgenereringen och förbättra den övergripande kraftgenereringskvaliteten.\
Genom att ansluta till flera uppsättningar DC-ingångar är det centraliserade MPPT-spänningsområdet smalt, vilket påverkar den totala kraftgenereringsprestandan. Antalet PV-strängar anslutna till en enda MPPT i den centraliserade växelriktaren är stort, och det är omöjligt att exakt kontrollera varje grupp av PV-strängar, så det kan inte garantera att varje sträng är i den bästa arbetspunkten, vilket minskar den totala systemkostnaden . kraftgenereringseffektivitet. Spänningsområdet för den centraliserade MPPT är vanligtvis inom området 500-850V. På grund av det smala MPPT-spänningsområdet är justerbarheten för den centraliserade växelriktaren dålig. Under otillfredsställande ljusförhållanden som molnigt regn, är systemets spänning lägre än växelriktarens MPPTs lägsta spänning, och normal kraftgenerering kan inte utföras, vilket påverkar kraftgenereringstiden. Samtidigt, på grund av dess egenskaper att få åtkomst till flera uppsättningar av DC-ingångar, kräver fotovoltaiska system bra anpassningsprestanda mellan komponenter. När väl en av komponenterna misslyckas kommer det att påverka systemets totala kraftgenerering och kraftgenereringseffektivitet.
Den centraliserade växelriktaren är stor i storleken och måste placeras i ett dedikerat datorrum, vilket ökar installationssvårigheten. På grund av den stora kapaciteten hos den enstaka enheten är volymen och vikten av den centraliserade växelriktaren stora, och ett speciellt utrustningsrum måste etableras utomhus för placering. Det dedikerade datorrummet upptar en stor yta, vilket ökar installationssvårigheten samtidigt som den totala markkostnaden för systemet ökar. Dessutom, på grund av utrustningsrummets lufttäthet, kommer placeringen av växelriktaren i utrustningsrummet att leda till dålig ventilation i utrustningsrummet, vilket resulterar i termiska problem.
Strängväxelriktaren antar en modulär design, som kan realisera decentraliserad MPPT-optimering. Kraftverkssystemet som använder en sträng fotovoltaisk växelriktare omvandlar vanligtvis likströmmen som genereras av modulerna först genom växelriktaren och slår sedan samman den i växelströmsnätet efter sammanflöde, uppstegstransformation och växelströmsdistribution. Jämfört med den centraliserade växelriktaren, antar strängväxelriktaren en modulär design och har flera MPPT:er; antalet PV-moduler anslutna till varje MPPT är mindre, vanligtvis 1-4 grupper, som kan realisera distribuerad MPPT. Sök efter det bästa. Eftersom det finns få accessterminaler, när en enskild komponent går sönder, kommer det bara att påverka kraftgenereringen av modulen som motsvarar komponenten, vilket säkerställer att energigenereringseffektiviteten för det övergripande solcellssystemet inte påverkas av en enskild komponent, och lösa problemet oöverensstämmelseproblem med centraliserade solcellskraftverk.
Strängen MPPT har ett brett spänningsområde, vilket kan förbättra kraftgenereringstiden och kraftgenereringen av systemet. Strängväxelriktarens MPPT-spänningsområde är brett, vanligtvis 200V-1000V, och justerbarheten är god. I fallet med otillräckligt ljus eller ogynnsamt väder för elproduktion kommer den totala spänningen för solcellsmoduler att vara låg. Det bredare MPPT-spänningsområdet kan täcka låg inspänning, vilket säkerställer systemets kraftgenereringstid och förbättrar den totala kraftgenereringen.
Att parallellkoppla flera växelriktare ökar trådförlusterna och är benägna att få resonansproblem. Jämfört med centraliserade växelriktare är den individuella kapaciteten för strängväxelriktare mindre, vanligtvis 100KW eller mindre; för fotovoltaiska kraftverk av samma skala kommer att välja att använda strängväxelriktare öka antalet växelriktare. Flera strängväxelriktare kommer att kopplas parallellt, och trådförlusten kommer att öka när antalet använda växelriktare ökar. Samtidigt kommer den parallella anslutningen av flera växelriktare att leda till ökningen av totala övertoner, svårigheten att undertrycka kommer att öka, resonansproblemet kommer att bli allvarligare och det kommer lätt att orsaka fel och bränning av elektrisk utrustning.
Distribuerad inverter är en ny typ av inverter som kombinerar fördelarna med centraliserad och strängtyp. Distribuerad växelriktare är en relativt ny typ av fotovoltaisk växelriktare, som har egenskaperna hos centraliserad växelriktare och strängväxelriktare. Distribuerade växelriktare kan förstås som centraliserad växelriktare och decentraliserad optimering. Först utförs maximal effekttoppspårning (MPPT) separat genom flera strängväxelriktare, och sedan omvandlas centraliserade växelriktare till växelströmsnät efter sammanflöde. Jämfört med centraliserade växelriktare har distribuerade växelriktare fördelarna med utmärkt oberoende prestanda, hög kraftgenerering och övergripande systemstabilitet; jämfört med strängväxelriktare använder distribuerade växelriktare decentraliserad optimering. Den senare centraliserade konfluensväxelriktaren minskar kraftigt utrustningskostnaden för systemet. För närvarande används det främst i några ledande demonstrationsbasprojekt i Kina. På grund av den sena utvecklingen av den distribuerade växelriktarlösningen är projekterfarenheten inte tillräcklig och storskalig tillämpning har ännu inte skapats; Samtidigt, på grund av den centraliserade växelriktarmetoden, måste denna lösning använda ett dedikerat datorrum för att avleda värme från den centraliserade växelriktaren, vilket ökar den användbara ytan som upptas av systemet.
Mikroväxelriktaren kan utföra MPPT-kontroll av enskilda komponenter, och kraftgenereringseffektiviteten och kraftgenereringsnivån är hög. Till skillnad från andra växelriktare är mikroväxelriktaren integrerad med varje solcellsmodul och kan utföra maximal effekttoppspårning (MPPT)-kontroll på en enda modul, vilket avsevärt förbättrar den övergripande kraftgenereringseffektiviteten och kraftgenereringen av systemet. Samtidigt har mikro-invertern egenskaperna för liten storlek och låg vikt och kräver inte ytterligare lagringsutrymme, vilket avsevärt förbättrar installationsbekvämligheten. Den är främst lämplig för små och medelstora kraftverksprojekt som hushåll. För ett kraftverk av samma skala kommer användningen av mikroväxelriktare att kräva mer utrustning, och den totala kostnaden för systemet är betydligt högre än för system som använder centraliserade eller strängväxelriktare lösningar.
