Mikro-invertors ar saules paneļiem mājas enerģijas uzglabāšanas sistēmai

Papildus centralizētajiem un virknes invertoriem jaunajās enerģijas sistēmās ir iekļauti arī mikro{0}}invertori, kurus ir viegli uzstādīt un elastīgi konfigurēt. Kā norāda nosaukums, mikro-invertoriem ir zems enerģijas patēriņš, un tāpēc tie parasti ir savienoti tikai ar vienu vai dažiem saules paneļiem. Kā invertors mikro-invertors pārveido zemsprieguma līdzstrāvas strāvu no fotoelementu paneļiem maiņstrāvā vietējam elektrotīklam. Lai gan fotoelektriskā paneļa spriegums parasti ir aptuveni 50 V, maiņstrāvas tīkla spriegums var sasniegt simtiem voltu. Šī augstā sprieguma-strāvas attiecība pret{10}}izvirza augstas prasības pārveidotāja pastiprinājumam. Izmantojot parasto neizolētu PWM pārveidotāju šādā situācijā, slēdžu darbības cikli būs augsti vai zemi, kā rezultātā pazeminās pārveidotāja efektivitāte un ievērojams slodzes uz strāvas ierīcēm. Protams, savienota induktora vai transformatora iekļaušana pārveidotājā, lai panāktu sprieguma saskaņošanu ar pagriezienu attiecību, ir kļuvis par vēlamo risinājumu mikro{14}}invertoriem.

Funkcionāli mikro{0}}invertoram ir jānodrošina trīs funkcijas: ātra izslēgšana (RSD), maksimālā jaudas punkta izsekošana (MPPT) un inversija. RSD tika ierosināts TSP konferencē 2014. gadā. Tā mērķis ir ātri atvienot fotoelektriskos paneļus no līdzstrāvas kopnes ugunsgrēka vai citas nelaimes gadījumā, nodrošinot ugunsdzēsēju drošību. MPPT ir labi-pazīstams fotoelementu nozares darbiniekiem, un tas tika ieviests iepriekšējos rakstos. Tomēr atšķirībā no tradicionālajām centralizētajām vai virkņu MPPT shēmām, šai funkcijai mikroinvertoros nav obligāti nepieciešama pastiprināšanas ķēde; var izmantot arī citas shēmas, piemēram, buck, full{6}}bridge un flyback. Tas galvenokārt ir saistīts ar pakārtoto shēmu daudzveidību.

Mikro-invertors ir neliela invertora ierīce, kas uzstādīta tieši aiz viena vai neliela skaita fotoelektrisko paneļu, pārveidojot paneļa līdzstrāvas strāvu tīklam-pieslēgtā maiņstrāvā. Tā galvenā priekšrocība ir tā neatkarīgā MPPT (maksimālā jaudas punkta izsekošanas) funkcija katram panelim, maksimāli palielinot enerģijas ražošanu, ja pastāv neatbilstība starp paneļiem vai daļēja ēnošana. Tas arī ierobežo sistēmas līdzstrāvas spriegumu līdz zemam līmenim<60 V, reducing the risk of fire and electric shock.

Runājot par ķēdes struktūru, mikro-invertori no daudzpakāpju- ir kļuvuši par divpakāpju- un pēc tam uz vienpakāpju- [1]. Ja elektroenerģiju izvada no fotoelementu paneļiem un pieslēdz paralēli maiņstrāvas tīklam, jo ​​mazāk pārveidošanas posmu, jo augstāka ir efektivitāte. Daudzpakāpju-vai divu-pakāpju mikro-invertors. Tas sastāv no priekšējās{11}}pakāpes līdzstrāvas/līdzstrāvas un aizmugures{12}}pakāpes līdzstrāvas/maiņstrāvas. Priekšējā-pakāpes DC/DC ir MPPT un pastiprināšanas funkcijas, paaugstinot spriegumu līdz līdzstrāvas kopnes spriegumam, kas nepieciešams inversijai, un aizmugurējā-pakāpes līdzstrāvas/maiņstrāva ir apgriezta un savienota ar tīklu.

Divu{0}}pakāpju mikroinvertorus tālāk iedala divos veidos: sprieguma avots un strāvas avots. Sprieguma avota veids kontrolē izejas spriegumu maiņstrāvas pusē. Iepriekšējā līdzstrāvas/līdzstrāvas posma izeja ir stabils līdzstrāvas spriegums. Ar šāda veida mikroinvertoru nākamā līdzstrāvas/maiņstrāvas pakāpe darbojas augstā frekvencē. Strāvas avota tipa mikroinvertora primārais vadības mainīgais ir strāva. Tā līdzstrāvas puses izeja vairs nav stabila līdzstrāva, bet drīzāk "tvaicēts bulciņa vilnis" ar maiņstrāvas komponentu, kā parādīts 4. attēlā. Sekojošā strāvas frekvences polaritātes pārveidošanas ķēde atdala šo tvaicēto bulciņu pozitīvā un negatīvā izejā, veidojot ar režģi -savienotu sinusoidālo vilni. Salīdzinot ar sprieguma -tipa mikroinvertoriem, šis strāvas avota tipa mikroinvertors piedāvā zemāku ierīces sprieguma spriegumu un vienkāršāku struktūru un vadību, tāpēc to plaši izmanto pašreizējos galvenajos mikroinvertoru modeļos.

Gan sprieguma-avota, gan strāvas-avota mikroinvertoriem ir līdzstrāvas/maiņstrāvas ķēde, taču strāvas-avota tipam ir nepieciešama strāvas-frekvences ķēde, savukārt sprieguma-avota tipam ir nepieciešama augstas{5}}frekvences pārslēgšana. Izvērstajai shēmai ir vienkārša struktūra, MOSFET darbojas ar strāvas frekvenci, un primārie zudumi ir vadītspējas zudumi . 600V-950 V CoolMOS™ P7 un pat 1200 V IGBT ir piemēroti šim lietojumam. Pilna{13}}tilta ķēde ir tipisks sprieguma{20}avota pārveidotājs, kura viena kāja darbojas ar strāvas frekvenci, bet otra pārslēdzas augstā frekvencē, lai samazinātu izejas sprieguma harmonikas. Optimālais dizains, protams, ietver dažādu MOSFET izvēli abām kājām, pamatojoties uz darbības apstākļiem, taču ir pieejams arī 600 V–950 V CoolMOS™ P7 diapazons. Kā redzams no topoloģijas, atlocīšanas ķēdei ir ierobežotas reaktīvās jaudas kompensācijas iespējas ierīces īpašību dēļ. Pilna tilta invertora ķēde var darboties divvirzienu, nodrošinot plašas reaktīvās jaudas kompensācijas iespējas, taču tai ir nepieciešams papildu LCL filtrs.