Un invertor este un dispozitiv care convertește curentul continuu dintr-un sistem de generare a energiei fotovoltaice în curent alternativ. Puterea de ieșire a invertoarelor vine de obicei în diferite capacități, cum ar fi 5 kW, 50 kW, 500 kW, etc. Cantitatea de module fotovoltaice este determinată în funcție de capacitatea invertorului. De exemplu, un invertor de 1 kW poate conecta 6-8 panouri fotovoltaice de aproximativ 100 de wați, iar această combinație poate obține o utilizare maximă a energiei. În mod similar, pentru un sistem fotovoltaic de 350 kW, de obicei sunt necesare 5-7 invertoare; Presupunând că folosim fiecare invertor cu o putere nominală de 50kW, am avea nevoie de cel puțin 7 invertoare pentru a obține o generare de energie de 350kW. De asemenea, trebuie să luăm în considerare relația dintre numărul de invertoare și eficiența de funcționare, precum și nivelul de dificultate al operatorilor și tehnicienilor pentru aceste dispozitive. Prea puține invertoare pot duce cu ușurință la defecțiuni într-un singur punct, în timp ce prea multe invertoare pot cauza, de asemenea, dificultăți de întreținere și costuri ridicate.
Invertoarele fotovoltaice pot fi clasificate în următoarele tipuri în funcție de diferite metode de clasificare:
Invertor în afara rețelei:cunoscut și ca un invertor independent. Poate furniza energie sarcinii în mod independent, fără a fi afectat de rețeaua electrică sau de alte surse. Folosit în sisteme independente, rețeaua fotovoltaică încarcă bateria, iar invertorul folosește tensiunea DC a bateriei ca sursă de energie.
Invertor conectat la rețea:Invertoarele conectate la rețea pot furniza curent alternativ de la dispozitivele de stocare la sarcinile de curent alternativ și pot furniza energie suplimentară rețelei. Tensiunea de ieșire a invertorului poate fi reintrodusă la o sursă de curent alternativ comercială, astfel încât unda sinusoidală de ieșire trebuie să fie în aceeași fază, frecvență și tensiune ca și sursa de alimentare.
Invertor cu două vârfuri:cunoscut și sub numele de invertor pentru baterie de rezervă. Un invertor special care folosește o baterie ca sursă de alimentare, cuplată cu un încărcător de baterie pentru a încărca bateria. Dacă există prea multă putere, acesta va fi reîncărcat la sursa de alimentare CA. Invertoarele cu două vârfuri pot funcționa atât ca invertoare conectate la rețea, cât și în afara rețelei.
Invertor sursă de tensiune (VSI):Intrarea invertorului este o sursă de tensiune continuă constantă. Potrivit pentru ocazii care necesită o ieșire de tensiune stabilă, cum ar fi acţionarea motorului.
Invertor sursă de curent (CSI):Intrarea invertorului este o sursă de curent continuu constant. Potrivit pentru situații cu schimbări mari de sarcină, poate oferi o ieșire de curent stabilă.
Invertor monofazat:convertește intrarea DC în ieșire monofazată. Tensiunea și curentul de ieșire ale unui invertor monofazat au o singură fază, cu o frecvență nominală de 50Hz sau 60Hz. Utilizat în mod obișnuit în scenarii de încărcare redusă, cum ar fi aparatele de uz casnic și dispozitivele mici.
Invertor trifazat:transformă curentul continuu în sursă de alimentare trifazată. O sursă de alimentare trifazată asigură trei curenți alternativi care se intersectează și sunt separati uniform. Toate cele trei unde generate la capătul de ieșire au aceeași amplitudine și frecvență. Potrivit pentru aplicații cu sarcini mari, cum ar fi echipamente industriale și motoare mari.
Invertor cu comutație de linie:Tensiunea de linie a circuitului AC al invertorului poate fi obținută prin intermediul dispozitivului. Când curentul din SCR prezintă caracteristici zero, dispozitivul este oprit. Potrivit pentru situații care necesită un control precis al curentului.
Invertor cu comutare forțată:În acest tip de comutație, nu va exista un punct zero în sursa de alimentare. Prin urmare, sunt necesare unele resurse externe pentru a rectifica dispozitivul. Potrivit pentru situații care necesită control extern.
Invertor de serie:Sarcina este conectată direct în serie cu sursa de curent continuu cu ajutorul tiristoarelor. Potrivit pentru situațiile în care este necesară conectarea directă în serie a sarcinilor.
Invertor paralel:Conducerea și oprirea tiristoarelor sunt controlate de condensatoare de comutație conectate între ele. În stare de funcționare, condensatorul este conectat în paralel cu sarcina printr-un transformator. Potrivit pentru situații în care sunt necesare sarcini paralele.
Invertor cu jumătate de punte:necesită două întrerupătoare electronice pentru a funcționa. Comutatoarele pot fi MOSFET, IJBT, BJT sau tiristoare. Potrivit pentru aplicații de putere mică și medie.
Invertor cu punte completă:Un invertor monofazat cu punte completă are patru comutatoare controlate utilizate pentru a controla direcția fluxului de curent în sarcină. Această punte are 4 diode de feedback care pot reintroduce energia stocată în sarcină către sursa de alimentare. Potrivit pentru aplicații de mare putere.
Invertor de punte trifazat:Sarcinile industriale și alte sarcini grele necesită alimentare trifazată.
Invertor unde pătrate:Cel mai simplu invertor care convertește curentul continuu în curent alternativ, dar forma de undă de ieșire nu este o undă sinusoidală pură, are doar o undă pătrată la capătul de ieșire.
Invertor cu undă cvasinosinusoidală:un invertor de undă sinusoidală modificat cu unde sinusoidale în trepte.
Invertor cu undă sinusoidală pură:Invertorul cu undă sinusoidală pură convertește DC în AC sinusoid aproape pur, iar forma de undă de ieșire este mult mai netedă decât invertoarele cu undă pătrată și cvasisinusoidală.
Invertor cu două niveluri:Un invertor cu două niveluri are două niveluri de ieșire, cu tensiuni de ieșire pozitive și negative alternative la frecvența fundamentală.
Invertor pe mai multe niveluri:Un invertor cu mai multe niveluri convertește un semnal DC într-o formă de undă în trepte, iar forma de undă de ieșire a invertorului cu mai multe niveluri nu este direct alternativă pozitivă și negativă, ci alternativă pe mai multe niveluri.
Dacă sunt clasificate după metoda de conectare între modulele fotovoltaice și invertoare, acestea pot fi împărțite în invertoare centralizate și invertoare string.
Comparație a trei tipuri majore de invertoare
| Proiect | Invertor centralizat | Invertor de șiruri | Micro invertor |
| Centrală electrică la scară largă centralizată | Aplicabil | Aplicabil | Inaplicabil |
| Centrală electrică pe acoperiș industrială și comercială la scară largă distribuită | Aplicabil | Aplicabil | Inaplicabil |
| Centrale electrice de acoperiș industriale și comerciale mici și mijlocii distribuite | Inaplicabil | Aplicabil | Aplicabil |
| Centrală electrică distribuită pe acoperiș pentru uz casnic | Inaplicabil | Aplicabil | Aplicabil |
| Urmărirea puterii maxime corespunde numărului de componente | Un număr mare de șiruri | 1-4 seturi de șiruri | Un singur șir |
| Gama maximă de tensiune de urmărire a puterii | Îngust | Lat | Lat |
| Eficiența sistemului de generare a energiei | General | Ridicat | Cel mai înalt |
| Ocuparea terenului de instalare | Aveți nevoie de o sală de calculatoare independentă | Nu este nevoie | Nu este nevoie |
| Instalare în exterior | Nu este permis | Permis | Permis |
| Mentenabilitatea | General | Întreținere ușoară | Greu de întreținut |
| Compara proiecte | Invertor string de 80KW | Invertor centralizat de 500KW |
| Cutie combinatoare | Nu este nevoie de cutie de combinare, intrarea DC este subdivizată în fiecare șir | Aveți nevoie de 12 cutii de combinare pentru convergență centralizată |
| Cablaj DC | Cablare simplă pe partea DC, conexiune la rețea distribuită la fața locului; Cablu DC scurt, cost redus | Cablajul pe partea DC este relativ complex și are o distanță lungă. Dacă este necesar, trebuie instalate mai multe niveluri de bare colectoare, ceea ce duce la costuri relativ mari |
| Cablaj AC | Distanța de conectare a cablului lateral AC este mare și fiecare invertor necesită un întrerupător AC, care poate fi conectat la rețea local sau prin convergență AC | Distanța de la partea AC la transformator este foarte mică, pierderea de linie este mică, iar cablarea AC este simplă și rentabilă |
| Tensiune de ieșire | Ieșire trifazată AC 400V, poate fi conectată la rețeaua DC de joasă tensiune fără a fi nevoie de transformatoare de izolare | Ieșire trifazată AC 315V, conexiunea la rețea necesită adăugarea unui transformator de izolare de 400V |
| Nivel de protecție | Nivel de protecție IP65, poate fi instalat în exterior și poate fi instalat în apropierea componentelor. | Nivelul de protecție este IP20, instalat în interior sau construit în exterior |
| Metoda de răcire | Răcire inteligentă cu aer | Răcirea forțată cu aer necesită conducte de aer cu debit mare |
| Gama de tensiune de lucru | Tensiune MPPT cu gamă largă, 200-850V, capabilă să genereze electricitate chiar și în condiții de lumină slabă, cum ar fi zilele ploioase | Intervalul MPPT este de 500-820V, iar intervalul de generare a energiei este relativ îngust |
| Eficienţă | Cea mai mare eficiență este de 99%, iar eficiența globală este de 98,65% | Eficiența maximă a unui transformator fără izolație este de 98,0%, cu o eficiență globală de 97,5%. Eficiența maximă a unui transformator cu izolație este de 97,0%, cu o eficiență globală de 96,5% |
| Calitatea puterii | O singură unitate THD<3%, total THD of 20 units together exceeds 5%. No isolation transformer, high DC component | THD unic<3%, parallel connection of two units is about 3%, and there is no DC component when an isolation transformer is added |
| Reglarea rețelei electrice | Dispunând de trecerea la joasă tensiune, ajustarea factorului de putere și înregistrarea defecțiunilor rețelei electrice | Există o funcție de joasă tensiune, iar rețeaua de alimentare poate regla factorul de putere. Funcțiile de putere activă și reactivă sunt relativ slabe |
| canale MPPT | 1 invertor cu 6 canale MPPT, proiect de 1 MW cu 72 canale MPPT, are avantaje în mai multe unghiuri | Două canale MPPT generează putere mare în zone plate și neobstrucționate |
| Siguranţă | Fără întreruptoare DC și întreruptoare AC, siguranța este ușor inferioară | Există întreruptoare DC și întreruptoare AC care pot fi deconectate în funcție de diferite condiții de defecțiune, cu o siguranță bună |
| Număr | Capacitatea sistemului | Selectarea invertorului | Descriere |
| 1 | Sub 400 kW | Invertor de șiruri | Pentru sistemele sub 400kw, diferența de cost între invertoarele string și invertoarele centralizate nu este semnificativă, dar invertoarele string generează cu 5% până la 10% mai multă energie electrică |
| 2 | 400KW până la 2MW | Invertor de șiruri | Pentru sistemele între 400KW și 2MW, costul invertoarelor string este cu 5% mai mare decât al invertoarelor centralizate, dar generarea de energie a invertoarelor string este cu 5% până la 10% mai mare. Venitul total al sistemului string inverter este bun |
| 3 | 2 MW până la 6 MW | Invertoarele centralizate sunt utilizate pentru centralele electrice de la sol cu lumină solară uniformă, iar invertoarele de tip șir sunt folosite pentru acoperișuri | Selectați în funcție de locul real de instalare |
| 4 | Peste 6 MW | Invertor centralizat | Invertoarele centralizate pot îndeplini cerințele rețelei electrice |
Invertor centralizat:Este folosit pentru a converti curentul continuu al mai multor șiruri fotovoltaice într-un total și este potrivit pentru centralele fotovoltaice mari, cum ar fi fabrici mari, centrale din deșert, centrale electrice la sol etc. Caracteristicile sale includ: putere mare, cu un singur capacitate în general peste 500KW, potrivită pentru centrale fotovoltaice mari. Calitate ridicată a puterii, conținut scăzut de armonici, calitate ridicată a puterii, funcții de protecție complete și siguranță ridicată. Gestionare convenabilă, cu un număr mic de invertoare, ușor de gestionat, puține componente și stabilitate bună. Principalele dezavantaje sunt: intervalul de tensiune MPPT este îngust, iar configurația componentelor nu este flexibilă; Aveți nevoie de o sală de calculatoare dedicată, instalarea nu este flexibilă; Autoconsumul de energie și ventilația și disiparea căldurii în sala de calculatoare consumă multă energie electrică.
Invertor de șiruri:Este folosit pentru a inversa puterea de curent continuu a fiecărui șir fotovoltaic separat și este potrivit pentru sisteme fotovoltaice mici și mijlocii, sisteme fotovoltaice mici și mijlocii de generare a energiei pe acoperiș și centrale electrice terestre mici. Caracteristicile sale includ: putere redusă, cu putere individuală în general sub 100KW, dar cu progresul tehnologic, în prezent puterea mai matură poate ajunge la 350kW. Configurație flexibilă a componentelor, gamă largă de tensiuni MPPT, configurație mai flexibilă a componentelor, potrivită pentru diferite condiții de iluminare. Eficiență ridicată de generare a energiei, neafectată de diferențele de module și umbrirea dintre șiruri, maximizând generarea de energie. Dimensiune mică, amprentă mică, nu este nevoie de sală de calculatoare dedicată, instalare flexibilă. Întreținere ușoară: consum redus de energie, impact minim al defecțiunilor și întreținere convenabilă. Relația dintre tensiunea invertorului și configurația cantității componentelor ar trebui să pornească de la principiul invertorului și să fie discutată după cum urmează:
Un invertor șir trebuie să mărească și să stabilizeze tensiunea de curent continuu la o anumită valoare (aceasta se numește tensiune magistrală de curent continuu) înainte de a putea fi convertit la putere de curent alternativ. Ieșire 230V AC, cu o tensiune magistrală DC de aproximativ 360V; Ieșire 400V AC, cu o tensiune magistrală DC de aproximativ 600V; Ieșire 500V AC, cu o tensiune magistrală DC de aproximativ 750V; Ieșire 540V AC, cu o tensiune magistrală DC de aproximativ 800V. Dar tensiunea în serie a componentelor nu este în general atât de mare și trebuie ajustată de circuit. Invertoarele folosesc, în general, PWM pentru a regla și există un termen numit ciclu de lucru, care este egal cu tensiunea în serie a componentelor/tensiunea magistralei DC. Ciclul de funcționare este strâns legat de eficiență. Cu cât ciclul de funcționare este mai mare, cu atât diferența de tensiune este mai mică și eficiența este mai mare. Stăpânind acest secret, nu este nevoie să calculați formule complexe atunci când potriviți componente cu invertoare. Încercați să potriviți tensiunea șirului în jurul tensiunii nominale de funcționare a invertorului pentru cea mai mare eficiență și nu va depăși tensiunea maximă la temperaturi extrem de scăzute. În timpul funcționării, acesta va fi, de asemenea, în intervalul de tensiune MPPT de sarcină completă, ceea ce este absolut simplu și practic. Luând ca exemplu un modul monocristal de 450W, cu o tensiune de lucru de 41V, un invertor monofazat de 220V, o tensiune nominală de intrare de 360V și cea mai bună configurație cu 9 module; Un invertor de ieșire trifazat de 400 V cu o tensiune nominală de intrare de 600 V, echipat de preferință cu 15 componente.