En inverter er en enhet som konverterer likestrøm fra et solcelleanlegg til vekselstrøm. Utgangseffekten til vekselrettere kommer vanligvis i forskjellige kapasiteter, som 5 kW, 50 kW, 500 kW osv. Mengden av solcellemoduler bestemmes ut fra kapasiteten til vekselretteren. For eksempel kan en 1 kW omformer koble til 6-8 solcellepaneler på rundt 100 watt, og denne kombinasjonen kan oppnå maksimal energiutnyttelse. Tilsvarende, for et 350kW fotovoltaisk system, kreves vanligvis 5-7 omformere; Forutsatt at vi bruker hver inverter med en merkeeffekt på 50kW, trenger vi minst 7 invertere for å oppnå en kraftproduksjon på 350kW. Vi må også vurdere forholdet mellom antall omformere og driftseffektivitet, samt vanskelighetsgraden til operatører og teknikere for disse enhetene. For få vekselrettere kan lett føre til enkeltpunktsfeil, mens for mange vekselrettere også kan forårsake vedlikeholdsvansker og høye kostnader.
Fotovoltaiske omformere kan klassifiseres i følgende typer i henhold til forskjellige klassifiseringsmetoder:
Off grid inverter:også kjent som en uavhengig inverter. Den kan levere strøm til lasten uavhengig uten å bli påvirket av strømnettet eller andre kilder. Brukt i uavhengige systemer, lader solcellepanelet batteriet, og omformeren bruker DC-spenningen til batteriet som energikilde.
Nettkoblet omformer:Netttilkoblede omformere kan gi vekselstrøm fra lagringsenheter til vekselstrømbelastninger og gi ekstra strøm til nettet. Utgangsspenningen til omformeren kan mates tilbake til en kommersiell vekselstrømkilde, så utgangssinusbølgen må være i samme fase, frekvens og spenning som strømkilden.
Dual peak inverter:også kjent som backup batteri inverter. En spesiell omformer som bruker et batteri som strømkilde, kombinert med en batterilader for å lade batteriet. Hvis det er for mye strøm, vil den bli ladet til vekselstrømkilden. Dual peak-invertere kan fungere som både nettilkoblede og off grid-invertere.
Spenningskildeomformer (VSI):Inngangen til omformeren er en konstant likespenningskilde. Egnet for anledninger som krever stabil spenningsutgang, for eksempel motordrift.
Current Source Inverter (CSI):Inngangen til omformeren er en konstant likestrømkilde. Egnet for situasjoner med store lastendringer, den kan gi stabil strømutgang.
Enfase omformer:konverterer DC-inngang til enfaseutgang. Utgangsspenningen og strømmen til en enfaset omformer har bare én fase, med en nominell frekvens på 50Hz eller 60Hz. Vanligvis brukt i lavbelastningsscenarier som husholdningsapparater og små enheter.
Trefase inverter:konverterer likestrøm til trefase strømforsyning. En trefaset strømforsyning gir tre kryssende og jevnt atskilte vekselstrømmer. Alle tre bølgene generert ved utgangsenden har samme amplitude og frekvens. Egnet for applikasjoner med høy belastning som industrielt utstyr og store motorer.
Linjekommutert omformer:Nettspenningen til vekselstrømkretsen til omformeren kan oppnås gjennom enheten. Når strømmen i SCR opplever null karakteristikk, slås enheten av. Egnet for situasjoner som krever nøyaktig kontroll av strømmen.
Omformer for tvungen kommutering:Ved denne typen kommutering vil det ikke være et nullpunkt i strømforsyningen. Derfor er det nødvendig med noen eksterne ressurser for å utbedre enheten. Egnet for situasjoner som krever ekstern kontroll.
Serieomformer:Lasten kobles direkte i serie med DC-strømforsyningen ved hjelp av tyristorer. Egnet for situasjoner der direkte seriekobling av laster er nødvendig.
Parallell inverter:Ledningen og avslåingen av tyristorer styres av kommutasjonskondensatorer koblet mellom dem. I driftstilstand er kondensatoren koblet parallelt med lasten gjennom en transformator. Egnet for situasjoner der parallelle belastninger kreves.
Halvbro-omformer:krever to elektroniske brytere for å fungere. Brytere kan være MOSFET-er, IJBT-er, BJT-er eller tyristorer. Egnet for små og mellomstore applikasjoner.
Full bro-inverter:En enfaset helbro-omformer har fire kontrollerte brytere som brukes til å kontrollere strømretningen i lasten. Denne broen har 4 tilbakemeldingsdioder som kan mate tilbake energien som er lagret i lasten til strømforsyningen. Egnet for applikasjoner med høy effekt.
Trefase broomformer:Industriell og andre tunge belastninger krever trefase strømforsyning.
Firkantbølge-omformer:Den enkleste omformeren som konverterer likestrøm til vekselstrøm, men utgangsbølgeformen er ikke en ren sinusbølge, har kun en firkantbølge i utgangsenden.
Kvasi sinusbølgeomformer:en modifisert sinusbølgeomformer med trinnvise sinusbølger.
Ren sinusbølgeomformer:Ren sinusbølge-vekselretter konverterer likestrøm til nesten ren sinus-vekselstrøm, og utgangsbølgeformen er mye jevnere enn firkantbølge- og kvasi-sinus-vekselrettere.
To-nivå omformer:En to-nivå omformer har to utgangsnivåer, med vekslende positive og negative utgangsspenninger ved grunnfrekvensen.
Multi-nivå omformer:En multi-level inverter konverterer et DC-signal til en multi-level stepped bølgeform, og utgangsbølgeformen til multi-level inverter er ikke direkte positiv og negativ alternerende, men multi-level alternerende.
Hvis de er klassifisert i henhold til koblingsmetoden mellom solcellemoduler og vekselrettere, kan de deles inn i sentraliserte vekselrettere og strenginvertere.
Sammenligning av tre hovedtyper vekselrettere
| Prosjekt | Sentralisert inverter | String inverter | Mikro inverter |
| Sentralisert storkraftverk | Anvendelig | Anvendelig | Uanvendelig |
| Distribuert storskala industriell og kommersiell takkraftstasjon | Anvendelig | Anvendelig | Uanvendelig |
| Distribuert små og mellomstore industrielle og kommersielle takkraftverk | Uanvendelig | Anvendelig | Anvendelig |
| Distribuert takkraftstasjon for husholdningsbruk | Uanvendelig | Anvendelig | Anvendelig |
| Maksimal effektsporing tilsvarer antall komponenter | Et stort antall strenger | 1-4 sett med strenger | Enkel streng |
| Maksimalt strømsporingsspenningsområde | Smal | Bred | Bred |
| Effektivitet for systemkraftproduksjon | General | Høy | Høyest |
| Installasjon tomtebeslag | Trenger et uavhengig datarom | Ikke nødvendig | Ikke nødvendig |
| Utendørs installasjon | Ikke tillatt | Tillatt | Tillatt |
| Vedlikeholdbarhet | General | Enkelt vedlikehold | Vanskelig å vedlikeholde |
| Sammenlign prosjekter | 80KW strenginverter | 500KW sentralisert omformer |
| Kombiboks | Ingen behov for kombineringsboks, DC-inngang er delt inn i hver streng | Trenger 12 kombinasjonsbokser for sentralisert konvergens |
| DC ledninger | Enkel kabling på DC-siden, distribuert nettilkobling på stedet; Kort DC-kabel, lav pris | Kablingen på DC-siden er relativt kompleks og har lang avstand. Om nødvendig må flere nivåer av samleskinner installeres, noe som gir relativt høye kostnader |
| AC ledninger | Tilkoblingsavstanden til AC-sidekabelen er lang, og hver omformer krever en AC-strømbryter, som kan kobles til nettet lokalt eller gjennom AC-konvergens | Avstanden fra AC-siden til transformatoren er veldig kort, linjetapet er lite, og AC-kablingen er enkel og kostnadseffektiv |
| Utgangsspenning | Utgang trefase AC 400V, kan kobles til DC lavspenningsnett uten behov for isolasjonstransformatorer | Utgang trefase AC 315V, nettilkobling krever tillegg av en 400V isolasjonstransformator |
| Beskyttelsesnivå | Beskyttelsesgrad IP65, kan installeres utendørs, og kan installeres i nærheten rundt komponentene. | Beskyttelsesnivået er IP20, installert innendørs eller konstruert utendørs |
| Kjølemetode | Intelligent luftkjøling | Forsert luftkjøling krever luftkanaler med høy gjennomstrømning |
| Arbeidsspenningsområde | Bredt rekkevidde MPPT-spenning, 200-850V, i stand til å generere elektrisitet selv i dårlig lys vær som regnværsdager | MPPT-området er 500-820V, og strømproduksjonsområdet er relativt smalt |
| Effektivitet | Den høyeste effektiviteten er 99 %, og den omfattende effektiviteten er 98,65 % | Maksimal virkningsgrad for en transformator uten isolasjon er 98,0 %, med en omfattende virkningsgrad på 97,5 %. Maksimal virkningsgrad for en transformator med isolasjon er 97,0 %, med en omfattende virkningsgrad på 96,5 % |
| Strømkvalitet | Enkel enhet THD<3%, total THD of 20 units together exceeds 5%. No isolation transformer, high DC component | Enkel THD<3%, parallel connection of two units is about 3%, and there is no DC component when an isolation transformer is added |
| Strømnettregulering | Med lavspenningsgjennomkjøring, effektfaktorjustering og registrering av strømnettfeil | Det er en lavspent gjennomkjøringsfunksjon, og strømnettet kan justere effektfaktoren. De aktive og reaktive effektfunksjonene er relativt svake |
| MPPT-kanaler | 1 omformer med 6 MPPT-kanaler, 1MW-prosjekt med 72 MPPT-kanaler, har fordeler i flere vinkler | To MPPT-kanaler genererer høy effekt i flate og uhindrede områder |
| Sikkerhet | Uten DC effektbrytere og AC effektbrytere er sikkerheten litt dårligere | Det finnes likestrømsbrytere og vekselstrømbrytere som kan kobles ut etter ulike feilforhold, med god sikkerhet |
| Tall | Systemkapasitet | Valg av omformer | Beskrivelse |
| 1 | Under 400KW | String inverter | For systemer under 400kw er kostnadsforskjellen mellom strenginvertere og sentraliserte omformere ikke signifikant, men strenginvertere genererer 5% til 10% mer elektrisitet |
| 2 | 400KW til 2MW | String inverter | For systemer mellom 400KW og 2MW er kostnaden for strenginvertere 5 % høyere enn sentraliserte vekselrettere, men kraftproduksjonen til strenginvertere er 5 % til 10 % høyere. Den totale inntekten til strenginvertersystemet er god |
| 3 | 2MW til 6MW | Sentraliserte vekselrettere brukes til bakkekraftverk med jevnt sollys, og vekselrettere av strengtype brukes til tak | Velg i henhold til det faktiske installasjonsstedet |
| 4 | Over 6MW | Sentralisert inverter | Sentraliserte omformere kan oppfylle kravene til strømnettet |
Sentralisert omformer:Den brukes til å konvertere likestrømmen til flere solcellestrenger til en total, og er egnet for store fotovoltaiske kraftverk, som store fabrikker, ørkenkraftverk, bakkekraftverk osv. Dens egenskaper inkluderer: høy effekt, med en enkelt kapasitet generelt over 500KW, egnet for store fotovoltaiske kraftverk. Høy strømkvalitet, lavt harmonisk innhold, høy strømkvalitet, komplette beskyttelsesfunksjoner og høy sikkerhet. Praktisk styring, med et lite antall vekselrettere, enkel å administrere, få komponenter og god stabilitet. De viktigste ulempene er: MPPT-spenningsområdet er smalt, og komponentkonfigurasjonen er ikke fleksibel; Trenger et dedikert datarom, installasjonen er ikke fleksibel; Selvstrømforbruket og ventilasjonen og varmespredningen i datarommet bruker mye strøm.
String inverter:Den brukes til å invertere DC-kraften til hver solcellestreng separat, og er egnet for små og mellomstore solcelleanlegg, små og mellomstore solcelleanlegg på taket og små bakkekraftverk. Dens egenskaper inkluderer: lav effekt, med individuell effekt generelt under 100KW, men med teknologisk fremgang kan mer moden kraft nå 350kW. Fleksibel komponentkonfigurasjon, bredt MPPT-spenningsområde, mer fleksibel komponentkonfigurasjon, egnet for ulike lysforhold. Høy kraftproduksjonseffektivitet, upåvirket av modulforskjeller og skyggelegging mellom strenger, maksimerer kraftproduksjonen. Liten størrelse, lite fotavtrykk, ikke behov for dedikert datarom, fleksibel installasjon. Enkelt vedlikehold: lavt selvstrømforbruk, minimal påvirkning av feil og praktisk vedlikehold. Forholdet mellom omformerspenning og konfigurasjon av komponentmengde bør starte fra omformerens prinsipp og diskuteres som følger:
En strenginverter må øke og stabilisere likespenningen til en viss verdi (dette kalles likestrømbussspenning) før den kan konverteres til vekselstrøm. 230V AC-utgang, med en DC-bussspenning på rundt 360V; 400V AC-utgang, med en DC-bussspenning på rundt 600V; 500V AC-utgang, med en DC-bussspenning på rundt 750V; 540V AC-utgang, med en DC-busspenning på rundt 800V. Men seriespenningen til komponentene er generelt ikke så høy og må justeres av kretsen. Invertere bruker vanligvis PWM for å justere, og det er et begrep som kalles duty cycle, som er lik seriespenningen til komponentene/DC-bussspenningen. Driftssyklus er nært knyttet til effektivitet. Jo større driftssyklus, jo mindre spenningsforskjell, og jo høyere effektivitet. Ved å mestre denne hemmeligheten er det ikke nødvendig å beregne komplekse formler når komponenter matches med omformere. Prøv å matche strengspenningen rundt den nominelle driftsspenningen til omformeren for høyeste effektivitet, og den vil ikke overskride maksimalspenningen ved ekstremt lave temperaturer. Under drift vil den også være innenfor MPPT-spenningsområdet for full belastning, noe som er helt enkelt og praktisk. Ta en enkelt krystall 450W-modul som et eksempel, med en arbeidsspenning på 41V, en enfaset 220V-omformer, en nominell inngangsspenning på 360V, og den beste konfigurasjonen med 9 moduler; En trefaset 400V utgangsomformer med en merkeinngangsspenning på 600V, fortrinnsvis utstyrt med 15 komponenter.