Het werkingsprincipe van de omvormer:
De kern van de inverter is het inverterschakelcircuit, kortweg invertercircuit genoemd. Het circuit completeert de inverterfunctie door de elektronische vermogensschakelaar in en uit te schakelen.
Functies:
(1) Er is een hoge efficiëntie vereist.
Omdat zonnecellen momenteel erg duur zijn, moeten we proberen de efficiëntie van de omvormer te verbeteren om het gebruik van zonnecellen te maximaliseren en de efficiëntie van het systeem te verbeteren.
(2) Een hoge betrouwbaarheid is vereist.
Momenteel wordt het fotovoltaïsche energiecentralesysteem voornamelijk gebruikt in afgelegen gebieden. Veel energiecentrales zijn onbeheerd en worden niet onderhouden. Dit vereist dat de omvormer een verstandige circuitstructuur heeft, dat er een strenge componentselectie plaatsvindt en dat de omvormer verschillende beveiligingsfuncties heeft, zoals: beveiliging tegen omgekeerde DC-polariteit in de ingang, beveiliging tegen kortsluiting in de AC-uitgang, beveiliging tegen oververhitting en overbelasting, etc.
(3) De ingangsspanning moet een groter aanpassingsbereik hebben.
Omdat de klemspanning van de zonnecel varieert met de belasting en de intensiteit van het zonlicht. Vooral bij veroudering van de accu varieert de klemspanning sterk. Bij een 12V-accu kan de klemspanning bijvoorbeeld variëren tussen 10 en 16 V, waardoor de omvormer normaal moet werken binnen een breed DC-ingangsspanningsbereik.
Classificatie van fotovoltaïsche omvormers：
Er zijn veel manieren om omvormers te classificeren. Zo kan een omvormer, op basis van het aantal fasen van de wisselspanning die de omvormer afgeeft, worden onderverdeeld in eenfase-omvormers en driefase-omvormers; transistoromvormers, thyristoromvormers en thyristoromvormers met uitschakelfunctie. Volgens het principe van de omvormerschakeling kan een omvormer ook worden onderverdeeld in zelfbekrachtigde oscillatieomvormers, trapsgewijze superpositieomvormers en pulsbreedtemodulatieomvormers. Afhankelijk van de toepassing in een netgekoppeld of off-grid systeem, kan een omvormer worden onderverdeeld in netgekoppelde omvormers en off-grid omvormers. Om gebruikers van opto-elektronica te helpen bij het kiezen van omvormers, worden de omvormers hier alleen geclassificeerd op basis van de verschillende toepassingsmogelijkheden.
1. Gecentraliseerde omvormer
De gecentraliseerde invertertechnologie houdt in dat meerdere parallelle PV-strings worden aangesloten op de DC-ingang van dezelfde gecentraliseerde inverter. Over het algemeen worden driefasige IGBT-vermogensmodules gebruikt voor hoge vermogens en veldeffecttransistoren voor lage vermogens. De DSP converteert de controller om de kwaliteit van het gegenereerde vermogen te verbeteren, waardoor deze zeer dicht bij een sinusgolfstroom komt, die doorgaans wordt gebruikt in systemen voor grote PV-centrales (> 10 kW). Het belangrijkste kenmerk is dat het vermogen van het systeem hoog is en de kosten laag. Omdat de uitgangsspanning en -stroom van verschillende PV-strings echter vaak niet volledig op elkaar zijn afgestemd (vooral wanneer de PV-strings gedeeltelijk geblokkeerd zijn door bewolking, schaduw, vlekken, enz.), wordt gekozen voor een gecentraliseerde inverter. Deze verandering zal leiden tot een vermindering van de efficiëntie van het inverterproces en een afname van de energie van de elektriciteitsgebruikers. Tegelijkertijd wordt de betrouwbaarheid van de stroomopwekking van het gehele PV-systeem beïnvloed door de slechte werking van een PV-unitgroep. De nieuwste onderzoeksrichting is het gebruik van ruimtevectormodulatieregeling en de ontwikkeling van nieuwe topologische verbindingen van omvormers om een hoge efficiëntie te verkrijgen onder gedeeltelijke belastingomstandigheden.
2. Stringomvormer
De stringomvormer is gebaseerd op het modulaire concept. Elke PV-string (1-5 kW) passeert een omvormer, heeft de maximale piekstroom aan de DC-zijde en is parallel geschakeld aan de AC-zijde. Dit is de populairste omvormer op de markt.
Veel grote fotovoltaïsche energiecentrales maken gebruik van stringomvormers. Het voordeel hiervan is dat deze niet worden beïnvloed door moduleverschillen en schaduwvorming tussen strings, en tegelijkertijd de mismatch tussen het optimale werkpunt van de fotovoltaïsche modules en de omvormer vermindert, waardoor de stroomopwekking toeneemt. Deze technische voordelen verlagen niet alleen de systeemkosten, maar verhogen ook de betrouwbaarheid van het systeem. Tegelijkertijd wordt het "master-slave"-concept tussen de strings geïntroduceerd, waardoor het systeem meerdere groepen fotovoltaïsche strings aan elkaar kan koppelen en er één of meerdere kan laten werken, zelfs als één enkele string niet één omvormer kan laten werken, waardoor er meer elektriciteit wordt opgewekt.
Het nieuwste concept is dat meerdere omvormers een 'team' vormen in plaats van het 'master-slave'-concept, wat de betrouwbaarheid van het systeem een stap verder brengt. Momenteel domineren transformatorloze stringomvormers.
3. Micro-omvormer
In een traditioneel PV-systeem is de DC-ingang van elke stringomvormer in serie geschakeld door ongeveer 10 zonnepanelen. Wanneer 10 panelen in serie worden geschakeld en één paneel niet goed functioneert, heeft dit invloed op deze string. Als dezelfde MPPT voor meerdere ingangen van de omvormer wordt gebruikt, worden alle ingangen ook beïnvloed, waardoor de efficiëntie van de stroomopwekking aanzienlijk afneemt. In praktische toepassingen veroorzaken verschillende factoren zoals wolken, bomen, schoorstenen, dieren, stof, ijs en sneeuw de bovengenoemde factoren, en deze situatie komt veel voor. In het PV-systeem met een micro-omvormer is elk paneel aangesloten op een micro-omvormer. Wanneer één van de panelen niet goed functioneert, heeft alleen dit paneel hier last van. Alle andere zonnepanelen zullen optimaal werken, waardoor het totale systeem efficiënter wordt en meer stroom genereert. In praktische toepassingen zal een uitval van de stringomvormer ertoe leiden dat enkele kilowatts aan zonnepanelen uitvallen, terwijl de impact van de uitval van de micro-omvormer vrij klein is.
4. Vermogenoptimalisator
De installatie van een power optimizer in een zonne-energiesysteem kan de omzettingsefficiëntie aanzienlijk verbeteren en de functies van de omvormer vereenvoudigen om kosten te besparen. Om een slim zonne-energiesysteem te realiseren, kan de power optimizer elke zonnecel optimaal laten presteren en de batterijverbruiksstatus op elk moment bewaken. De power optimizer is een apparaat tussen het energiesysteem en de omvormer en heeft als belangrijkste taak het vervangen van de oorspronkelijke functie voor het volgen van het optimale vermogenspunt van de omvormer. De power optimizer voert extreem snelle scans uit voor het volgen van het optimale vermogenspunt door analogie van het vereenvoudigen van het circuit. Een enkele zonnecel komt overeen met een power optimizer, zodat elke zonnecel daadwerkelijk het optimale vermogenspunt kan volgen. Bovendien kan de batterijstatus altijd en overal worden bewaakt door een communicatiechip te plaatsen, en kan het probleem direct worden gemeld, zodat het betreffende personeel het zo snel mogelijk kan repareren.
De functie van de fotovoltaïsche omvormer
De omvormer heeft niet alleen de functie van DC-AC-omzetting, maar maximaliseert ook de prestaties van de zonnecel en fungeert als systeembeveiliging tegen storingen. Kortom, er zijn automatische bedienings- en uitschakelfuncties, een functie voor het volgen van maximaal vermogen, een functie voor anti-onafhankelijke werking (voor netgekoppelde systemen), een functie voor automatische spanningsaanpassing (voor netgekoppelde systemen), een functie voor DC-detectie (voor netgekoppelde systemen) en een functie voor DC-aardingsdetectie (voor netgekoppelde systemen). Hier volgt een korte introductie van de automatische bedienings- en uitschakelfuncties en de functie voor het volgen van maximaal vermogen.
(1) Automatische bediening en stopfunctie
Na zonsopgang neemt de intensiteit van de zonnestraling geleidelijk toe en neemt ook het vermogen van de zonnecel toe. Wanneer het door de omvormer benodigde vermogen is bereikt, start de omvormer automatisch. Na inbedrijfstelling bewaakt de omvormer continu het vermogen van de zonnecelmodule. Zolang het vermogen van de zonnecelmodule groter is dan het vermogen dat de omvormer nodig heeft om te werken, blijft de omvormer werken; bij zonsondergang stopt hij, zelfs als het bewolkt of regenachtig is. De omvormer kan ook werken. Wanneer het vermogen van de zonnecelmodule afneemt en het vermogen van de omvormer bijna nul is, schakelt de omvormer over naar de stand-bymodus.
(2) Maximale vermogensvolgfunctie
Het vermogen van een zonnecelmodule varieert met de intensiteit van de zonnestraling en de temperatuur van de zonnecelmodule zelf (chiptemperatuur). Bovendien heeft de zonnecelmodule de eigenschap dat de spanning afneemt naarmate de stroom toeneemt, waardoor er een optimaal werkpunt is waarop het maximale vermogen kan worden behaald. De intensiteit van de zonnestraling verandert, en uiteraard verandert ook het optimale werkpunt. Ten opzichte van deze veranderingen bevindt het werkpunt van de zonnecelmodule zich altijd op het maximale vermogenspunt en haalt het systeem altijd het maximale vermogen uit de zonnecelmodule. Deze regeling wordt de maximumvermogensvolgregeling genoemd. Het belangrijkste kenmerk van omvormers voor zonne-energiesystemen is dat ze de functie Maximum Power Point Tracking (MPPT) bevatten.
Plaatsingstijd: 26-10-2022
