Vloga pretvornikov v PV sistemih

V valu globalne transformacije energije je sončna proizvodnja PV električne energije postala pomembna sila s svojimi čistimi in obnovljivimi lastnostmi . v PV sistemih, čeprav se pretvornik zdi neopazen, ima ključno vlogo in ga lahko imenujemo "srce" in "možgani" celotnega sistema .. močno vpliva na učinkovitost, stabilnost in ekonomičnost PV sistemov .

Sončni paneli pretvorijo svetlobno energijo v neposredni tok (DC) skozi fotoelektrični učinek, vendar ne glede na to, ali je povezan z električnim omrežjem ali dnevnimi aparati, mora uporabiti izmenični tok (AC) .

Najbolj osnovna in jedrna funkcija pretvornika je pretvorba DC, ki ga ustvari sončna plošča v AC, ki izpolnjuje zahteve .

Take the home PV system as an example. The solar panels on the roof continuously output DC during the day. A string inverter with a rated power of 5kW uses internal power electronic devices (such as insulated gate bipolar transistors IGBT) to convert DC power into sinusoidal AC power with a frequency of 50Hz and a voltage of 220V (or 380V) S pomočjo visokofrekvenčnega preklapljanja . lahko to izmenično moč neposredno uporabljajo hladilniki, klimatske naprave, televizorji in druge naprave v domu, presežna moč pa je mogoče povezati z električnim omrežjem, da dosežete "samogeneracijo za samoure in presežek za omrežje" .

In large-scale ground PV power stations, the scale of power conversion of centralized inverters is even more amazing. For example, at a megawatt-level PV base in western China, a single centralized inverter with a capacity of 1MW can convert millions of watts of DC power into AC power every hour, which is equivalent to meeting the electricity needs of thousands of households. These Pretvorniki uporabljajo kompleksne topološke strukture in kontrolne algoritme, da zagotovijo, da ima izhodna izmenična moč izjemno nizko hitrost harmoničnega izkrivljanja (običajno manj kot 5%), pri čemer izpolnjujejo stroge zahteve glede kakovosti električne energije in preprečijo onesnaževanje v omrežju .

Intenzivnost svetlobe, temperatura, pokritost prahu in drugi dejavniki bodo povzročili, da se izhodna moč sončnih plošč ves čas spreminja, funkcija največjega sledenja točke (MPPT) pretvornika

Predpostavimo, da je največja moč sončne plošče pod standardnimi preskusnimi pogoji (STC, IRUADIANCE 1000W/m², temperatura 25 stopinj) 500W, toda v dejanskem delovanju je šibka svetloba v zgodnjem jutru, visoka temperatura opoldne in oblačna prevleka popoldne povzroči, da izhodna moč sončne plošče niha .

V tem času bo pretvornik, opremljen z naprednimi algoritmi MPPT (na primer metoda opazovanja motenj in metoda povečanja prevodnosti), nenehno spreminjala delovno napetost in tok sončne plošče ter natančno zaklenila največjo moč moči skozi hitri "testno-povratni prilagajanje" cikel .

Po statističnih podatkih lahko pretvorniki z učinkovito funkcijo MPPT povečajo celotno učinkovitost proizvodnje energije PV sistemov za 5% - 15% .

V porazdeljenih PV scenarijih so prednosti funkcije MPPT bolj očitne . na primer v PV sistemu resne stanovanjske zgradbe se izhodne značilnosti plošč v različnih strunah razlikujejo močno, ker se nekatere plošče blokirajo z listi in pokrito z neodvisnimi mpptirji ali mikroferti ali mikrofertirjem ali mikrofertirjem ali mikrofertirjem ali mikrofertirjem ali mikrofertirjem ali mikrofertirjem ali mikrofertirjem ali mikrofertirjem ali mikrofoni, ki so v evernega inverterja .. niz ali vsaka plošča, ki lahko optimizira učinkovitost proizvodnje električne energije v vsakem delu ločeno, se izogne ​​"učinku kratke plošče" in maksimira proizvodnjo električne energije celotnega sistema .

PV sistem je dolgo izpostavljen na prostem in se sooča z različnimi tveganji, kot so anomalije omrežja, okvare opreme in naravno okolje . Zaščitna funkcija pretvornika je kot "varnostna zaščita" za zagotovitev stabilnega delovanja sistema .

When the power grid is out of power due to a fault, if the PV system continues to supply power to the local power grid, an "island" will be formed, which will not only cause electric shock hazards to maintenance personnel, but also damage equipment. The island protection device built into the inverter can quickly detect abnormal changes in frequency, voltage and other parameters at the moment of power outage, and cut off the output within 2 seconds to Izogibajte se učinku otoka .

Na primer, ko je tajfun povzročil paraliziranje električnega omrežja na določenem območju, je lokalni pretvornik PV sistema, povezan z električnim omrežjem

Ko je izhodna napetost sončne plošče previsoka (na primer napetost zaradi nenadnega padca temperature), se v vezju pojavi okvara kratkega stika ali je obremenitveni tok prevelik, bo pretvornik samodejno sprožil zaščitni mehanizem, da bi odvrnil vezje ali omejil tok, da bi preprečil zaščito, ki je preprečil, da je vgradnja pritrjevalna zaščita {{1}. Funkcija . Ko je temperatura notranje napajalne naprave previsoka, se ohladi z zagonom hladilnega ventilatorja, zmanjšanjem izhodne moči itd. ., da se zagotovi, da oprema deluje v varnem temperaturnem območju .

Z nenehnim povečanjem vgrajene zmogljivosti PV vloga pretvornikov v interakciji z omrežjem postaja vse pomembnejša ., ki mora ne samo gladko integrirati električno energijo v omrežje, ampak mora tudi izpolnjevati zahteve o omrežju za kakovost, stabilnost in regulacijo moči .

Inverter nadzoruje valovno obliko in fazo izhodnega toka, tako da je izhodna izmenična moč v enaki frekvenci in fazi kot napetost omrežja ter nadzoruje harmonično vsebino na izjemno nizko raven ., na primer sodobni pametni pretvorniki lahko nadzorujejo trenutni harmonični hitrost (THD) v 3%, v 3%, v 3%, v primerjavi z idealnim valom, v 3%, v 3%, v 3%, v bližini idealnega SINE -a, v bližini idealnega vala, v 3%, v 3%, v 3%, pa zmanjšuje interferenco na omrežje, zmanjšajo interferenco na omrežje, ki v 3%, zmanjšuje vmes na omrežje, zmanjšajo interferenco na omrežje, ki v 3%, zmanjšuje vmes na omrežje, zmanjšajo interferenco na omrežje, v 3%, zmanjšajo se na omrežje, v 3%, v 3%, zmanjšajo vmes na omrežje, v 3%, v primerjavi Grid . Poleg tega lahko pretvornik prilagodi faktor moči tudi v skladu z povpraševanjem o mreži, da se približa 1 in s tem izboljša učinkovitost prenosa omrežja .

PV sistemi, ki jih poganja globalizacija zelene električne energije, se postopoma preoblikujejo iz preprostih enot za proizvodnjo električne energije v inteligentna vozlišča z omrežnimi podpornimi zmogljivostmi . novih pretvornikov, ki podpirajo funkcije, kot sta aktivna regulacija moči in reaktivna kompenzacija moči ., ko je obremenitev omrežja najvišji vpliv, da lahko inverter aktivno zmanjšuje moč, da se inverter aktivno zmanjša; when the grid voltage is low, the inverter can output reactive power to increase the grid voltage level. In Germany, the inverters of some PV power stations have realized the function of "virtual power plant" through real-time communication with the power grid dispatching center, effectively participated in the peak load regulation of the power grid, and improved the absorption capacity of new energy.

Modern inverters generally integrate data collection, communication and intelligent analysis functions, becoming the "intelligent housekeeper" of the PV system. Through built-in sensors, the inverter monitors the DC input voltage, current, AC output power, frequency, equipment temperature and other parameters in real time, and uploads the data to the monitoring platform through wired (RS485, Ethernet) or wireless (4G, Wifi) komunikacija .

Operation and maintenance personnel can remotely view the operating status, power generation data and fault alarm information of the PV system through mobile phone APP or computer. For example, when the power generation of a certain panel decreases due to dust accumulation, the inverter will issue an alarm in time, and locate the problem panel through data analysis, helping operation and maintenance personnel to accurately repair and reduce operation and maintenance costs. In addition, some advanced Pretvorniki imajo tudi predvidevne vzdrževalne funkcije . z analizo strojnega učenja zgodovinskih podatkov lahko tveganje za okvaro opreme predvidi vnaprej, s čimer se pasivno vzdrževanje spremeni v aktivno vzdrževanje .

In summary, the inverter integrates multiple functions such as power conversion, power optimization, safety protection, grid interaction and intelligent management in the PV system. Its performance directly determines the power generation efficiency, stability and economic benefits of the PV system. With the continuous advancement of technology, new technologies such as silicon carbide devices, AI algorithms, and multi-energy Fusion bo še izboljšala uspešnost pretvornikov, spodbujala PV industrijo, da se razvija v učinkovitejši in inteligentni smeri in več prispeva k globalni preobrazbi energije .