逆變器在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中起著重要的作用。它可以將太陽能轉(zhuǎn)換成DC能,然后再將其轉(zhuǎn)換成可由各種設(shè)備應(yīng)用的單相交流能。
微型逆變器技術(shù)是指將逆變器與單個(gè)光伏組件直接連接的技術(shù)。每個(gè)光伏組件可以配備一個(gè)逆變器,可以實(shí)現(xiàn)交流DC轉(zhuǎn)換,并可以跟蹤最大功率點(diǎn)。它可以將光伏組件產(chǎn)生的電能直接轉(zhuǎn)化為交流電能,實(shí)現(xiàn)交流負(fù)載的目的,也可以輸送到電網(wǎng)。
1.安全性高
低DC電壓
在傳統(tǒng)的光伏系統(tǒng)中,DC側(cè)的光伏電池串聯(lián)起來,可以形成200V-600V甚至更高電壓的高壓DC母線,這個(gè)DC母線將與逆變器相連。工人在安裝過程中面臨很高的觸電風(fēng)險(xiǎn)。此外,由于相關(guān)連接器的絕緣損壞或接觸不良,可能會導(dǎo)致DC電弧,這可能會導(dǎo)致火災(zāi)或人身傷害,因?yàn)殡娀囟瓤蛇_(dá)數(shù)千度。
此外,傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)還面臨著許多其他挑戰(zhàn)。例如,DC保護(hù)裝置比交流保護(hù)裝置更昂貴且可靠性更低。很難斷開高壓DC電弧。PV模塊具有電流源特性,并且電流通過后電流不會大幅增加,這使得提供保護(hù)更加困難。當(dāng)太陽能可用時(shí),電力將隨時(shí)產(chǎn)生,并且很難中斷能量產(chǎn)生。因此,一旦設(shè)備發(fā)生故障或發(fā)生火災(zāi),將極大地威脅救援和消防人員的安全。
在微型逆變器系統(tǒng)中,每個(gè)光伏組件分別與逆變器連接。這樣,系統(tǒng)的最高DC電壓就是光伏電池的開路開路,約為40ov。安裝和使用都很安全,沒有觸電、電弧和火災(zāi)的危險(xiǎn)。它從根本上解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)的高壓DC帶來的問題。
電氣隔離
為了節(jié)省成本,當(dāng)將傳統(tǒng)逆變器與配電網(wǎng)絡(luò)連接時(shí),不提供電網(wǎng)和PV之間的電隔離。電網(wǎng)和光伏電池被交流繼電器或電力電子開關(guān)斷開。因此,當(dāng)逆變器出現(xiàn)故障時(shí),很難將交流側(cè)和DC側(cè)分開,這將威脅到檢修人員的安全。此外,DC側(cè)的短路可能會導(dǎo)致更嚴(yán)重的故障。
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這微型逆變器配有高頻隔離變壓器,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),可有效隔離電網(wǎng)和光伏側(cè)。當(dāng)檢查電網(wǎng)故障時(shí),PV側(cè)處于低電壓狀態(tài)并被隔離。檢查光伏側(cè)故障時(shí),交流電壓不會導(dǎo)致DC帶電。
總之,由于低DC電壓和電氣隔離,微型逆變器系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的安全程度。因此,它適用于安全性要求高的場所,如光伏建筑。
2.高系統(tǒng)效率
組件MPPT
在微型逆變器系統(tǒng)中,每個(gè)模塊分別與逆變器連接,可以避免光伏電池耦合,從而避免短板效應(yīng)。當(dāng)一些光伏組件被阻擋或損壞時(shí),左側(cè)系統(tǒng)組件的發(fā)電功能不會受到影響。
它可以大大提高系統(tǒng)的抗陰影能力和環(huán)境適應(yīng)性?;趫D4所示的美國研究結(jié)果,可以看出,與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比,在陰影條件下,微型逆變器系統(tǒng)的效率可以提高15%甚至更高。
高動(dòng)態(tài)MPPT效率
由于元件MPPT小,系統(tǒng)的控制速度和響應(yīng)速度可以達(dá)到10毫秒,是傳統(tǒng)逆變器的幾十倍甚至上百倍。因此,在多云天氣或其他日照變化快的情況下,微型逆變器的效率比傳統(tǒng)逆變器高1-2%。
微型變頻器能夠帶來高工作效率的原因就在于上面提到的兩點(diǎn)。然而,微型逆變器的好處不止于此。與傳統(tǒng)系統(tǒng)不同的是,微型逆變器對最小元件數(shù)和單個(gè)元件的一致性沒有要求。如圖6所示,它允許更靈活的設(shè)計(jì),并可以最大限度地提高土地利用效率,這在考慮土地資源缺乏的情況下非常重要。微型逆變系統(tǒng)的工作效率可以達(dá)到90%,傳統(tǒng)系統(tǒng)很難達(dá)到這個(gè)水平。
數(shù)據(jù)采集器可以通過無線方式采集微型逆變器的數(shù)據(jù),并上傳到服務(wù)器,以便運(yùn)維人員和業(yè)主監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)情況。微型逆變器可以監(jiān)控每個(gè)組件的狀態(tài),從而了解光伏板的特性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)光伏電池?fù)p壞時(shí),可以準(zhǔn)確定位并及時(shí)更換。解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)中部件損壞和故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位的問題,使系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)更加容易,并可降低50%的成本。
此外,通過組件的比較和診斷,可以分析環(huán)境對組件的影響,據(jù)此可以相應(yīng)地改善周圍環(huán)境,保證系統(tǒng)輸出。微型逆變器有利于提高安全性、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)發(fā)電、智能監(jiān)控、維護(hù)和操作方面。它是家用光伏系統(tǒng)的最佳選擇。
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