Il principio di funzionamento e le caratteristiche dell'inverter fotovoltaico

Il principio di funzionamento dell'inverter:

Il nucleo del dispositivo inverter è il circuito dell'interruttore dell'inverter, denominato in breve circuito dell'inverter.Il circuito completa la funzione inverter accendendo e spegnendo l'interruttore elettronico di potenza.

Caratteristiche:

(1) È richiesta un'elevata efficienza.

A causa del prezzo elevato delle celle solari attualmente, per massimizzare l'utilizzo delle celle solari e migliorare l'efficienza del sistema, dobbiamo cercare di migliorare l'efficienza dell'inverter.

(2) È richiesta un'elevata affidabilità.

Attualmente, il sistema delle centrali fotovoltaiche viene utilizzato principalmente in aree remote e molte centrali elettriche non sono presidiate e mantenute, il che richiede che l'inverter abbia una struttura del circuito ragionevole, una rigorosa selezione dei componenti e richieda che l'inverter abbia varie funzioni di protezione, come come: protezione dall'inversione di polarità CC in ingresso, protezione da cortocircuito in uscita CA, surriscaldamento, protezione da sovraccarico, ecc.

(3) È necessario che la tensione di ingresso abbia un intervallo di adattamento più ampio.

Perché la tensione terminale della cella solare varia con il carico e l'intensità della luce solare.Soprattutto quando la batteria sta invecchiando, la tensione ai suoi terminali varia notevolmente.Ad esempio, per una batteria da 12 V, la tensione del terminale può variare tra 10 V e 16 V, il che richiede che l'inverter funzioni normalmente entro un ampio intervallo di tensione di ingresso CC.

Classificazione degli inverter fotovoltaici:

Esistono molti modi per classificare gli inverter.Ad esempio, in base al numero di fasi della tensione CA emessa dall'inverter, questa può essere suddivisa in inverter monofase e inverter trifase;Diviso in inverter a transistor, inverter a tiristori e inverter a tiristori con spegnimento.Secondo il principio del circuito inverter, può anche essere suddiviso in inverter ad oscillazione autoeccitata, inverter a sovrapposizione di onde a gradini e inverter a modulazione di larghezza di impulso.A seconda dell'applicazione nel sistema connesso alla rete o nel sistema off-grid, può essere suddiviso in inverter connesso alla rete e inverter off-grid.Per facilitare agli utenti optoelettronici la scelta degli inverter, qui solo gli inverter sono classificati in base alle diverse occasioni applicabili.

1. Inverter centralizzato

La tecnologia degli inverter centralizzati prevede che più stringhe fotovoltaiche parallele siano collegate all'ingresso DC dello stesso inverter centralizzato.In genere, i moduli di potenza IGBT trifase vengono utilizzati per l'alta potenza, mentre i transistor ad effetto di campo vengono utilizzati per la bassa potenza.Il DSP converte il controller per migliorare la qualità della potenza generata, rendendola molto vicina ad una corrente sinusoidale, tipicamente utilizzata nei sistemi per grandi impianti fotovoltaici (>10kW).La caratteristica più importante è che la potenza del sistema è elevata e il costo è basso, ma poiché la tensione di uscita e la corrente delle diverse stringhe FV spesso non sono completamente abbinate (soprattutto quando le stringhe FV sono parzialmente bloccate a causa di nuvolosità, ombra, macchie , ecc.), viene adottato l'inverter centralizzato.Il cambiamento di modalità porterà alla riduzione dell’efficienza del processo inverter e alla diminuzione dell’energia degli utenti elettrici.Allo stesso tempo, l'affidabilità della produzione di energia dell'intero sistema fotovoltaico è influenzata dal cattivo stato di funzionamento di un gruppo di unità fotovoltaiche.L'ultima direzione della ricerca è l'uso del controllo della modulazione vettoriale spaziale e lo sviluppo di nuove connessioni topologiche degli inverter per ottenere un'elevata efficienza in condizioni di carico parziale.

2. Invertitore di stringa

L'inverter di stringa si basa sul concetto modulare.Ciascuna stringa FV (1-5 kW) passa attraverso un inverter, ha il picco di potenza massimo sul lato CC ed è collegata in parallelo sul lato CA.L'inverter più popolare sul mercato.

Molti grandi impianti fotovoltaici utilizzano inverter di stringa.Il vantaggio è che non risente delle differenze tra i moduli e degli ombreggiamenti tra le stringhe, e allo stesso tempo riduce il disadattamento tra il punto di funzionamento ottimale dei moduli fotovoltaici e dell'inverter, aumentando così la produzione di energia.Questi vantaggi tecnici non solo riducono i costi del sistema, ma ne aumentano anche l'affidabilità.Allo stesso tempo, viene introdotto il concetto di “master-slave” tra le stringhe, in modo che il sistema possa collegare tra loro più gruppi di stringhe fotovoltaiche e far funzionare una o più di esse a condizione che un’unica stringa di energia non possa produrre funziona un singolo inverter., producendo così più elettricità.

L'ultimo concetto è che diversi inverter formano una "squadra" tra loro invece del concetto "master-slave", il che fa un ulteriore passo avanti nell'affidabilità del sistema.Attualmente prevalgono gli inverter di stringa senza trasformatore.

3. Microinverter

In un sistema fotovoltaico tradizionale, l'estremità di ingresso CC di ciascun inverter di stringa è collegata in serie da circa 10 pannelli fotovoltaici.Quando 10 pannelli sono collegati in serie, se uno non funziona bene, questa stringa ne risentirà.Se lo stesso MPPT viene utilizzato per più ingressi dell'inverter, anche tutti gli ingressi verranno influenzati, riducendo notevolmente l'efficienza della generazione di energia.Nelle applicazioni pratiche, vari fattori di occlusione come nuvole, alberi, camini, animali, polvere, ghiaccio e neve causeranno i suddetti fattori e la situazione è molto comune.Nell'impianto fotovoltaico del microinverter, ogni pannello è collegato a un microinverter.Quando uno dei pannelli non funziona correttamente, solo questo pannello sarà interessato.Tutti gli altri pannelli fotovoltaici funzioneranno in modo ottimale, rendendo il sistema complessivo più efficiente e generando più energia.Nelle applicazioni pratiche, se l’inverter di stringa si guasta, si verificherà il mancato funzionamento di diversi kilowatt di pannelli solari, mentre l’impatto del guasto del microinverter è piuttosto ridotto.

4. Ottimizzatore di potenza

L'installazione di un ottimizzatore di potenza in un sistema di generazione di energia solare può migliorare notevolmente l'efficienza di conversione e semplificare le funzioni dell'inverter per ridurre i costi.Per realizzare un sistema intelligente di generazione di energia solare, l'ottimizzatore di potenza del dispositivo può davvero far sì che ogni cella solare offra le migliori prestazioni e monitori lo stato di consumo della batteria in qualsiasi momento.L'ottimizzatore di potenza è un dispositivo tra il sistema di generazione di energia e l'inverter e il suo compito principale è sostituire la funzione di tracciamento del punto di potenza ottimale originale dell'inverter.L'ottimizzatore di potenza esegue una scansione di tracciamento ottimale del punto di potenza estremamente veloce per analogia semplificando il circuito e una singola cella solare corrisponde a un ottimizzatore di potenza, in modo che ciascuna cella solare possa realmente raggiungere il tracciamento ottimale del punto di potenza. Inoltre, lo stato della batteria può essere monitorato sempre e ovunque inserendo un chip di comunicazione, e il problema può essere segnalato immediatamente in modo che il personale addetto possa ripararlo il prima possibile.

La funzione dell'inverter fotovoltaico

L'inverter non ha solo la funzione di conversione DC-AC, ma ha anche la funzione di massimizzare le prestazioni della cella solare e la funzione di protezione dai guasti del sistema.In sintesi, sono disponibili funzioni di funzionamento e spegnimento automatico, funzione di controllo dell'inseguimento della potenza massima, funzione anti-funzionamento indipendente (per sistemi connessi alla rete), funzione di regolazione automatica della tensione (per sistemi connessi alla rete), funzione di rilevamento DC (per sistemi connessi alla rete). sistema collegato), Funzione di rilevamento della messa a terra CC (per sistemi collegati alla rete).Di seguito è riportata una breve introduzione alle funzioni di funzionamento e spegnimento automatico e alla funzione di controllo del tracciamento della potenza massima.

(1) Funzionamento automatico e funzione di arresto

Dopo l'alba del mattino, l'intensità della radiazione solare aumenta gradualmente e aumenta anche la potenza della cella solare.Quando viene raggiunta la potenza di uscita richiesta dall'inverter, l'inverter inizia a funzionare automaticamente.Dopo essere entrato in funzione, l'inverter monitorerà costantemente la potenza del modulo cella solare.Finché la potenza in uscita del modulo a celle solari è maggiore della potenza in uscita richiesta per il funzionamento dell'inverter, l'inverter continuerà a funzionare;si fermerà al tramonto, anche se è nuvoloso e piovoso.Anche l'inverter può funzionare.Quando l'uscita del modulo della cella solare diminuisce e l'uscita dell'inverter è vicina allo 0, l'inverter entrerà in uno stato di standby.

(2) Funzione di controllo dell'inseguimento della potenza massima

La potenza di un modulo a cella solare varia in base all'intensità della radiazione solare e alla temperatura del modulo a cella solare stesso (temperatura del chip).Inoltre, poiché il modulo a celle solari ha la caratteristica che la tensione diminuisce con l'aumento della corrente, esiste un punto di funzionamento ottimale in cui è possibile ottenere la massima potenza.Cambia l'intensità della radiazione solare e ovviamente cambia anche il punto di lavoro ottimale.Rispetto a questi cambiamenti, il punto di funzionamento del modulo a cella solare è sempre al punto di massima potenza e il sistema ottiene sempre la massima potenza in uscita dal modulo a cella solare.Questo controllo è il controllo di inseguimento della potenza massima.La caratteristica più importante degli inverter per impianti solari è che includono la funzione di inseguimento del punto di massima potenza (MPPT).