Fotovoltaik inverterlerin ana tipleri ve çalışma prensipleri
Fotovoltaik invertörler temel olarak dört kategoriye ayrılabilir: merkezi, dizi, dağıtılmış ve mikro invertörler. Merkezi invertör sistemi büyük bir toplam güce sahiptir ve genellikle iyi aydınlatma koşullarına sahip yer fotovoltaik elektrik santralleri gibi büyük ölçekli projelerde kullanılır; dağıtılmış invertörler, dizi tipinin ana dağıtılmış invertör ürün tipi olduğu, genellikle küçük ve orta ölçekli Endüstriyel, ticari ve ev tipi fotovoltaik enerji üretim sistemlerinde kullanılan dizi invertörlere ve mikro invertörlere ayrılabilir. Dağıtılmış invertörler hem merkezi hem de dizi tipi özelliklere sahiptir ve dağ öncüleri gibi projelerde yaygın olarak kullanılır. Mikro invertör, her bir fotovoltaik modülün maksimum güç tepe değerini bağımsız olarak izleyecek ve ardından ters çevirmeden sonra AC şebekesine birleştirecektir. Mikro invertörün tek ünite kapasitesi genellikle 1kW'ın altındadır.
Merkezi erişimli fotovoltaik grup dizilerinin sayısı fazladır ve tek kapasite genellikle 500KW'dan fazladır. Merkezi invertör, piyasada yaygın olarak kullanılan bir fotovoltaik invertör türüdür. Çalışma prensibi, çoklu fotovoltaik modüller tarafından üretilen DC akımı birleştirmek ve maksimum güç tepe noktasını (MPPT) izlemektir ve ardından merkezi inverter, şebeke enerjisi üretimini gerçekleştirmek için doğrudan alternatif akımı dönüştürür ve voltajı yükseltir. Tek bir MPPT, 2-12 fotovoltaik grupla donatılmıştır. Her MPPT'nin gücü 125-1000kW'a ulaşabilir ve her MPPT'nin kapasitesi genellikle 500KW'ın üzerindedir, bu da yüksek güç ve büyük kapasite avantajlarına sahiptir.
Merkezi inverterler, kullanım sayısını azaltabilir, sistem maliyetlerini ve kayıplarını azaltabilir ve merkezi yönetimi kolaylaştırabilir. Merkezi eviricilerin yüksek kapasiteli avantajları nedeniyle, aynı ölçekteki fotovoltaik enerji santralleri için merkezi eviricilerin kullanılması, kullanılan evirici sayısını büyük ölçüde azaltabilir, sistemin genel devre kaybını azaltabilir ve merkezi kurulum ve yönetimi kolaylaştırabilir. Aynı zamanda, merkezi eviricinin kendisi yüksek derecede entegrasyona, basit kontrole, nispeten olgun teknolojiye ve düşük birim maliyete sahiptir. İki faktörün kombinasyonu, güç istasyonu sisteminin ekipman maliyetini büyük ölçüde azaltabilir.
Merkezi eviricilerin uygulanması, harmonikleri etkili bir şekilde azaltabilir ve sistemin genel güç üretim kalitesini iyileştirebilir. Sinüzoidal olmayan yükün Fourier ayrışmasını gerçekleştirirken, yükün temel frekanstan, yani frekansı genellikle temel frekansın tam sayı katı olan harmonikten daha büyük bir kısmını elde ederiz. Harmonikler, elektrik şebekesinin kısa devre empedansında harmonik gerilim düşüşü üreterek gerilim dalga biçimini etkiler; sistemde yerel seri-paralel rezonansa neden olarak ekipman hasarına neden olmak kolaydır. Kullanılan merkezi invertörlerin sayısı azdır, bu da seri ve paralel sayısını azaltabilir ve harmonik içeriği etkili bir şekilde azaltabilir, böylece güç üretiminde temel dalgaların oranını sağlar ve genel güç üretim kalitesini iyileştirir.\
Birden fazla DC girişi setine bağlanan merkezi MPPT voltaj aralığı dardır ve bu da genel güç üretim performansını etkiler. Merkezi eviricinin tek bir MPPT'sine bağlı PV dizisi sayısı fazladır ve her bir PV dizisi grubunu tam olarak kontrol etmek imkansızdır, bu nedenle her dizinin en iyi çalışma noktasında olduğunu garanti edemez, böylece genel sistem maliyetini düşürür . güç üretimi verimliliği. Merkezi MPPT'nin voltaj aralığı genellikle 500-850V aralığındadır. Dar MPPT voltaj aralığı nedeniyle, merkezi eviricinin ayarlanabilirliği zayıftır. Bulutlu yağmur gibi tatmin edici olmayan aydınlatma koşullarında, sistemin voltajı invertör MPPT'nin minimum voltajından düşüktür ve normal güç üretimi gerçekleştirilemez, bu da güç üretim süresini etkiler. Aynı zamanda, çoklu DC giriş setlerine erişme özelliklerinden dolayı fotovoltaik sistemler, bileşenler arasında iyi bir uyum performansı gerektirir. Bileşenlerden biri arızalandığında, sistemin genel güç üretimini ve güç üretim verimliliğini etkileyecektir.
Merkezi eviricinin boyutu büyüktür ve özel bir bilgisayar odasına yerleştirilmesi gerekir, bu da kurulum zorluğunu artırır. Tek ünitenin büyük kapasitesi nedeniyle, merkezi eviricinin hacmi ve ağırlığı büyüktür ve yerleştirme için açık havada özel bir ekipman odasının kurulması gerekir. Ayrılmış bilgisayar odası, sistemin toplam arazi maliyetini artırırken kurulum zorluğunu artıran geniş bir alanı kaplar. Ek olarak, ekipman odasının hava sızdırmazlığı nedeniyle inverterin ekipman odasına yerleştirilmesi ekipman odasının yetersiz havalandırılmasına ve dolayısıyla termal sorunlara yol açacaktır.
Dizi invertörü, merkezi olmayan MPPT optimizasyonunu gerçekleştirebilen modüler bir tasarıma sahiptir. Dizi fotovoltaik invertör kullanan güç istasyonu sistemi genellikle modüller tarafından üretilen DC akımını önce invertör aracılığıyla dönüştürür ve ardından birleştirme, kademeli dönüşüm ve AC güç dağıtımından sonra AC şebekesinde birleştirir. Merkezi evirici ile karşılaştırıldığında, dizi evirici modüler bir tasarımı benimser ve birden fazla MPPT'ye sahiptir; her bir MPPT'ye bağlı PV modüllerinin sayısı daha azdır, genellikle dağıtılmış MPPT'yi gerçekleştirebilen 1-4 gruptur. En iyisini arayın. Birkaç erişim terminali olduğundan, tek bir bileşen arızalandığında, bu yalnızca bileşene karşılık gelen modülün güç üretimini etkileyerek genel fotovoltaik sistemin güç üretim verimliliğinin tek bir bileşenden etkilenmemesini sağlar ve sorunu çözer. merkezi fotovoltaik enerji santrallerinin uyumsuzluk sorunu.
MPPT dizisi, sistemin güç üretim süresini ve güç üretimini iyileştirebilen geniş bir voltaj aralığına sahiptir. Dizi invertörün MPPT voltaj aralığı geniştir, genellikle 200V-1000V'dur ve ayarlanabilirlik iyidir. Güç üretimi için yetersiz ışık veya elverişsiz hava durumunda, fotovoltaik modüllerin toplam voltajı düşük olacaktır. Daha geniş MPPT voltaj aralığı, düşük giriş voltajını kapsayabilir, böylece sistemin güç üretim süresini garanti eder ve genel güç üretimini iyileştirir.
Birden çok invertörün paralel bağlanması, kablo kayıplarını artırır ve rezonans sorunlarına eğilimlidir. Merkezi eviricilerle karşılaştırıldığında, dizi eviricilerin bireysel kapasitesi daha küçüktür, genellikle 100KW veya daha azdır; aynı ölçekteki fotovoltaik güç istasyonları için dizi invertörlerin kullanılması evirici sayısını artıracaktır. Birden çok dizi invertörü paralel bağlanacak ve kullanılan invertör sayısı arttıkça kablo kaybı da artacaktır. Aynı zamanda, birden fazla invertörün paralel bağlanması toplam harmoniklerin artmasına, bastırma zorluğunun artmasına, rezonans sorununun daha ciddi hale gelmesine ve kolaylıkla elektrikli ekipmanın arızalanmasına ve yanmasına neden olacaktır.
Dağıtılmış evirici, merkezi ve dizi tipinin avantajlarını birleştiren yeni bir evirici türüdür. Dağıtılmış invertör, merkezi invertör ve dizi invertör özelliklerine sahip nispeten yeni bir fotovoltaik invertör türüdür. Dağıtılmış inverterler, merkezi inverter ve merkezi olmayan optimizasyon olarak anlaşılabilir. İlk olarak, maksimum güç tepe noktası takibi (MPPT), çoklu dizi invertörleri aracılığıyla ayrı ayrı gerçekleştirilir ve ardından merkezi invertörler, birleştirmeden sonra AC güç şebekelerine dönüştürülür. Merkezi eviricilerle karşılaştırıldığında, dağıtılmış eviricilerin mükemmel bağımsız performans, yüksek güç üretimi ve genel sistem kararlılığı gibi avantajları vardır; dizi invertörlerle karşılaştırıldığında, dağıtılmış invertörler merkezi olmayan optimizasyon kullanır. İkinci merkezi birleşik invertör, sistemin ekipman maliyetini büyük ölçüde azaltır. Şu anda, esas olarak Çin'deki bazı önde gelen gösteri üssü projelerinde kullanılmaktadır. Dağıtılmış evirici çözümünün geç geliştirilmesi nedeniyle, proje deneyimi yeterli değildir ve büyük ölçekli uygulama henüz oluşturulmamıştır; aynı zamanda, merkezi evirici yöntemi nedeniyle, bu çözümün, merkezi eviriciden gelen ısıyı dağıtmak için özel bir bilgisayar odası kullanması gerekir ve bu da sistem tarafından kullanılan kullanılabilir alanı artırır.
Mikro invertör, bireysel bileşenlerin MPPT kontrolünü gerçekleştirebilir ve güç üretim verimliliği ve güç üretim seviyesi yüksektir. Diğer invertörlerden farklı olarak, mikro invertör her bir fotovoltaik modülle entegredir ve tek bir modül üzerinde maksimum güç tepe noktası takibi (MPPT) kontrolü gerçekleştirebilir, böylece sistemin genel güç üretim verimliliğini ve güç üretimini büyük ölçüde geliştirir. Aynı zamanda, mikro invertör küçük boyut ve hafiflik özelliklerine sahiptir ve kurulum kolaylığını büyük ölçüde artıran ek depolama alanı gerektirmez. Özellikle meskenler gibi küçük ve orta ölçekli elektrik santrali projeleri için uygundur. Aynı ölçekteki bir elektrik santrali için, mikro eviricilerin kullanımı daha fazla ekipman gerektirecektir ve sistemin toplam maliyeti, merkezi veya dizi invertör çözümleri kullanan sistemlerden önemli ölçüde daha yüksektir.
