Solar inverter - Solar inverter
A napenergia inverter vagy PV inverter , egy olyan típusú elektromos átalakító , amely átalakítja a változó egyenáramú (DC) kimenet egy fényelektromos (PV) napelem egy segédprogram frekvencia váltakozó áram (AC), amely betáplálható egy kereskedelmi elektromos rács vagy helyi, hálózaton kívüli elektromos hálózat használja. A fotovoltaikus rendszer egyik komponensének (BOS) kritikus egyensúlya , amely lehetővé teszi a szokásos, váltakozó áramú meghajtású berendezések használatát. A napenergia- inverterek speciális funkciókkal rendelkeznek, amelyek a fotovoltaikus tömbökhöz használhatók, beleértve a maximális teljesítménypont-követést és a szigetellenes védelmet.
Osztályozás
A napelemes inverterek négy nagy csoportba sorolhatók:
- Önálló inverterek , olyan izolált rendszerekben használják, ahol az inverter egyenáramú energiáját a fotovoltaikus tömbök által feltöltött akkumulátorokból meríti. Sok önálló inverter beépített akkumulátortöltővel is rendelkezik,hogy feltöltse az akkumulátort egy váltakozó áramú forrásból, ha rendelkezésre áll. Normális esetben ezek semmilyen módon nem kapcsolódnak a közüzemi hálózathoz, és ezért nem szükséges szigorú védelem .
- Grid-tie inverterek , amelyek egyeztetik a fázist egy közmű által biztosított szinuszhullámmal . A rácskötéses invertereket úgy tervezték, hogy biztonsági okokból automatikusan kikapcsoljanak a közüzemi ellátás elvesztése esetén. A közüzemi üzemszünetek során nem biztosítanak tartalék energiát.
- Az akkumulátoros tartalék inverterek speciális inverterek, amelyeket úgy terveztek, hogy energiát merítsenek egy akkumulátorból, kezeljék az akkumulátor töltését a fedélzeti töltőn keresztül, és a felesleges energiát a közüzemi hálózatba exportálják. Ezek az inverterek képesek váltakozó áramú energiát szolgáltatni a kiválasztott terhelésekhez a közműszünet alatt, és szigetellenes védelemmel kell rendelkezniük.
- Intelligens hibrid inverterek kezelik a fotovoltaikus tömböt, az akkumulátortárolót és a közüzemi hálózatot, amelyek mind közvetlenül az egységhez vannak csatlakoztatva. Ezek a modern all-in-one rendszerek általában nagyon sokoldalúak, és hálózatos, önálló vagy biztonsági alkalmazásokhoz is használhatók, de elsődleges funkciójuk az önfogyasztás a tároló használatával.
Maximális teljesítménypont követés
A szolár inverterek a maximális teljesítménypont követést (MPPT) használják, hogy a PV tömbből a lehető legnagyobb teljesítményt nyerjék. A napelemek összetett kapcsolatban állnak a napsugárzás, a hőmérséklet és a teljes ellenállás között, ami nemlineáris kimeneti hatékonyságot eredményez, amelyet IV görbének nevezünk . Az MPPT rendszer célja a cellák kimenetének mintavétele és egy ellenállás (terhelés) meghatározása a maximális teljesítmény elérése érdekében az adott környezeti körülmények között.
Az FF rövidítéssel közismertebben ismert kitöltési tényező egy olyan paraméter, amely a panel nyitott áramkör feszültségével (V oc ) és rövidzárlati áramával (I sc ) együttesen meghatározza a napelem maximális teljesítményét. A kitöltési tényező a napelem maximális teljesítményének és a V oc és I sc szorzatának aránya .
Az MPPT algoritmusoknak három fő típusa van : zavarás és megfigyelés, inkrementális vezetőképesség és állandó feszültség. Az első két módszert gyakran hegymászó módszereknek nevezik ; a maximális teljesítményponttól balra emelkedő és jobbra eső feszültséggel szemben ábrázolt teljesítménygörbére támaszkodnak.
Napelemes mikroinverterek
A Solar mikroinverter egy olyan inverter, amelyet egyetlen PV-modullal lehet használni. A mikro-inverter az egyenáramot kimenetet minden panel be váltakozó áram . Kialakítása lehetővé teszi több, egymástól független egység párhuzamos csatlakoztatását moduláris módon.
A mikro-inverter előnyei magukban foglalják az egy panel energiaellátásának optimalizálását, az egyes panelek független működését, a plug-and-play telepítést, a jobb telepítést és a tűzbiztonságot, a rendszer tervezésével és a készlet minimalizálásával minimalizált költségeket.
Az Appalachi Állami Egyetemen egy 2011-es tanulmány arról számolt be, hogy az egyedi integrált inverter-beállítás árnyékolatlan körülmények között körülbelül 20% -kal, árnyékos körülmények között pedig 27% -kal több energiát eredményezett, mint az egy inverteres húrral összekapcsolt beállítás. Mindkét beállítás azonos napelemeket használt.
Rácsos napelemes inverterek
A rács-interaktív vagy szinkron inverterek, vagy egyszerűen a rács-összekötő frekvenciaváltó (GTI) legfontosabb szerepe, hogy szinkronizálja a távvezeték fázisát, feszültségét és frekvenciáját a hálózatéval. A rácskötésű napelemes invertereket úgy tervezték, hogy gyorsan leválhassanak a hálózatról, ha a közüzemi hálózat leesik. Ez egy NEC követelmény, amely biztosítja, hogy áramkimaradás esetén a hálózati kapcsoló inverter leálljon, hogy megakadályozza, hogy az általa termelt energia ártson az elektromos hálózatot megjavítani küldött vonalmunkásoknak .
A ma piacon elérhető rácskötéses inverterek számos különféle technológiát alkalmaznak. Az inverterek használhatnak újabb nagyfrekvenciás transzformátorokat , hagyományos alacsony frekvenciájú transzformátorokat , vagy transzformátort nem. Ahelyett, hogy az egyenáramot közvetlenül 120 vagy 240 voltos váltakozó áramra alakítanák át, a nagyfrekvenciás transzformátorok számítógépes többlépcsős eljárást alkalmaznak, amely magában foglalja az áram átalakítását nagyfrekvenciás váltakozó áramra, majd vissza DC-re, majd a végső váltakozó áramú kimeneti feszültségre.
Történelmileg aggályok merültek fel a transzformátor nélküli elektromos rendszerek betáplálásával a közüzemi hálózatba. Az aggodalmak abból fakadnak, hogy hiányzik a galvanikus leválasztás az egyenáramú és az váltakozó áramkörök között, ami lehetővé teheti a veszélyes egyenáramú hibák áthaladását az váltóáramú oldalra. 2005 óta az NFPA NEC lehetővé teszi a transzformátor nélküli (vagy nem galvanikus) inverterek használatát. A VDE 0126-1-1 és az IEC 6210 is módosult az ilyen rendszerek szükséges biztonsági mechanizmusainak engedélyezése és meghatározása érdekében. Elsősorban a maradék vagy a földi áram érzékelését használják a lehetséges hibakörülmények felderítésére. Szigetelési teszteket is végeznek a DC és az AC elválasztásának biztosítása érdekében.
Sok napelemes invertert úgy terveztek, hogy csatlakoztatható legyen egy közüzemi hálózathoz, és akkor nem fog működni, ha nem észleli a hálózat jelenlétét. Speciális áramkört tartalmaznak, hogy pontosan illeszkedjenek a hálózat feszültségéhez, frekvenciájához és fázisához .
Szolár pumpáló inverterek
A fejlett szolárszivattyúval működő inverterek átalakítják a szolárrendszer egyenfeszültségét váltóáramú feszültséggé, hogy a merülő szivattyúkat közvetlenül akkumulátorok vagy más energiatároló eszközök nélkül működtessék. Az MPPT (maximális teljesítménypont követés) felhasználásával a szolár szivattyúval működő inverterek szabályozzák a kimeneti frekvenciát a szivattyúk sebességének szabályozására, hogy a szivattyú motorját megóvják a sérülésektől.
A szolárszivattyúval működő inverterek általában több porttal rendelkeznek, hogy lehetővé tegyék a PV-tömbök által generált egyenáram bevitelét, egy port lehetővé teszi a váltakozó áramú feszültség kimenetét, és egy további portot a vízszint-érzékelő bemenetéhez.
Piac
2019-től a korszerű szolár konverterek konverziós hatékonysága meghaladta a 98 százalékot. Míg a vonós invertereket lakossági és közepes méretű kereskedelmi fotovillamos rendszereknél használják , a központi inverterek lefedik a nagy kereskedelmi és közüzemi piacot. A központi és a húr-inverterek piaci részesedése körülbelül 36, illetve 61 százalék, kevesebb mint 2 százalék marad a mikroinvertereknek.
típus | Erő | Hatékonyság (a) |
Piaci részesedés (b) |
Megjegyzések |
---|---|---|---|---|
Vonós inverter | akár 150 kW- p (c) | 98% | 61,6% | B) költség: 0,05-0,17 € / watt-csúcs. Könnyen cserélhető. |
Központi inverter | 80 kW felett p | 98,5% | 36,7% | 0,04 euró wattcsúcsonként. Magas megbízhatóság. Gyakran szolgáltatási szerződéssel együtt értékesítik. |
Mikroinverter | modul teljesítmény tartománya | 90% –97% | 1,7% | 0,29 € / watt-csúcs. Könnyű pótlással kapcsolatos aggályok. |
DC / DC átalakító ( teljesítmény-optimalizáló ) |
modul teljesítmény tartománya | 99,5% | 5,1% | 0,08 euró wattcsúcsonként. Könnyű pótlással kapcsolatos aggályok. Inverterre még mindig szükség van. |
Forrás: az IHS Markit 2020 adatai, a Fraunhofer ISE 2020 észrevételei: Photovoltaics Report 2020, p. 39, PDF Megjegyzések : (a) a legjobb hatékonyságnövelés, (b) a piaci részesedés és a wattonkénti költség becslése, (c) kW p = kilowatt -csúcs , (d) az összes piaci részesedés meghaladja a 100% -ot, mert a DC / Az egyenáramú átalakítókat párosítani kell a húrinverterekkel |