Inverteris yra įrenginys, kuris nuolatinę srovę iš fotovoltinės energijos generavimo sistemos paverčia kintamąja srove. Inverterių išėjimo galia dažniausiai būna skirtingos galios, pvz., 5 kW, 50 kW, 500 kW ir kt. Fotovoltinių modulių kiekis nustatomas pagal keitiklio galingumą. Pavyzdžiui, 1 kW inverteris gali prijungti 6-8 maždaug 100 vatų fotovoltines plokštes, o šis derinys gali maksimaliai išnaudoti energiją. Panašiai 350 kW galios fotovoltinei sistemai paprastai reikalingi 5-7 keitikliai; Darant prielaidą, kad naudojame kiekvieną keitiklį, kurio vardinė galia yra 50 kW, mums reikės mažiausiai 7 keitiklių, kad būtų sukurta 350 kW galia. Taip pat turime atsižvelgti į ryšį tarp keitiklių skaičiaus ir veikimo efektyvumo, taip pat į šių įrenginių operatorių ir technikų sudėtingumo lygį. Per mažai keitiklių gali lengvai sukelti vieno taško gedimus, o per daug keitiklių taip pat gali sukelti priežiūros sunkumų ir didelių išlaidų.
Fotovoltiniai keitikliai gali būti suskirstyti į šiuos tipus pagal skirtingus klasifikavimo metodus:
Išjungtas tinklo keitiklis:taip pat žinomas kaip nepriklausomas keitiklis. Jis gali tiekti maitinimą apkrovai nepriklausomai, neveikiant elektros tinklo ar kitų šaltinių. Naudojama nepriklausomose sistemose, fotovoltinė matrica įkrauna akumuliatorių, o keitiklis naudoja akumuliatoriaus nuolatinę įtampą kaip energijos šaltinį.
Prie tinklo prijungtas keitiklis:Į tinklą prijungti inverteriai gali tiekti kintamą maitinimą iš saugojimo įrenginių į kintamosios srovės apkrovas ir tiekti papildomą maitinimą tinklui. Inverterio išėjimo įtampa gali būti grąžinama į komercinį kintamosios srovės šaltinį, todėl išėjimo sinusinė banga turi būti tos pačios fazės, dažnio ir įtampos kaip ir maitinimo šaltinio.
Dviejų smailių keitiklis:taip pat žinomas kaip atsarginis akumuliatoriaus keitiklis. Specialus keitiklis, kuris kaip maitinimo šaltinį naudoja bateriją, kartu su akumuliatoriaus įkrovikliu akumuliatoriui įkrauti. Jei energijos yra per daug, ji bus įkraunama į kintamosios srovės maitinimo šaltinį. Dviejų smailių keitikliai gali veikti ir kaip prijungti prie tinklo, ir kaip išjungti keitikliai.
Įtampos šaltinio keitiklis (VSI):Inverterio įvestis yra nuolatinės nuolatinės srovės įtampos šaltinis. Tinka tais atvejais, kai reikalinga stabili išvesties įtampa, pvz., variklio pavara.
Dabartinio šaltinio keitiklis (CSI):Inverterio įvestis yra nuolatinės nuolatinės srovės šaltinis. Tinka esant dideliems apkrovos pokyčiams, gali užtikrinti stabilią srovės išvestį.
Vienfazis keitiklis:konvertuoja nuolatinės srovės įvestį į vienfazį išėjimą. Vienfazio keitiklio išėjimo įtampa ir srovė turi tik vieną fazę, kurios vardinis dažnis yra 50 Hz arba 60 Hz. Paprastai naudojamas mažos apkrovos scenarijuose, pvz., buitiniuose prietaisuose ir mažuose įrenginiuose.
Trifazis keitiklis:paverčia nuolatinę srovę į trifazį maitinimo šaltinį. Trifazis maitinimo šaltinis suteikia tris susikertančias ir tolygiai atskirtas kintamąsias sroves. Visos trys bangos, sukurtos išėjimo gale, turi tą pačią amplitudę ir dažnį. Tinka didelėms apkrovoms, tokioms kaip pramoninė įranga ir dideli varikliai.
Linijinis komutuojamas keitiklis:Inverterio kintamosios srovės grandinės linijos įtampą galima gauti per įrenginį. Kai SCR srovės charakteristikos yra nulinės, įrenginys išjungiamas. Tinka situacijose, kai reikia tiksliai valdyti srovę.
Priverstinės komutacijos keitiklis:Šio tipo komutacijos metu maitinimo šaltinyje nebus nulinio taško. Todėl norint ištaisyti įrenginį, reikia tam tikrų išorinių išteklių. Tinka situacijose, kurioms reikalinga išorinė kontrolė.
Serijos keitiklis:Apkrova tiesiogiai nuosekliai jungiama su nuolatinės srovės maitinimo šaltiniu tiristorių pagalba. Tinka tais atvejais, kai reikalingas tiesioginis nuoseklus apkrovų sujungimas.
Lygiagretusis keitiklis:Tiristorių laidumą ir išjungimą valdo tarp jų sujungti komutavimo kondensatoriai. Darbinėje būsenoje kondensatorius yra prijungtas lygiagrečiai su apkrova per transformatorių. Tinka situacijose, kai reikia lygiagrečių apkrovų.
Pusiau tilto keitiklis:kad veiktų, reikia dviejų elektroninių jungiklių. Jungikliai gali būti MOSFET, IJBT, BJT arba tiristoriai. Tinka mažos ir vidutinės galios programoms.
Pilnas tilto keitiklis:Vienfazis pilno tilto keitiklis turi keturis valdomus jungiklius, naudojamus apkrovos srovės krypčiai valdyti. Šis tiltas turi 4 grįžtamojo ryšio diodus, kurie gali grąžinti apkrovoje sukauptą energiją į maitinimo šaltinį. Tinka didelės galios programoms.
Trifazis tilto keitiklis:Pramoninėms ir kitoms didelėms apkrovoms reikalingas trifazis maitinimo šaltinis.
Kvadratinės bangos keitiklis:Paprasčiausias keitiklis, kuris nuolatinę srovę paverčia kintamąja srove, tačiau išėjimo bangos forma nėra gryna sinusinė banga, išėjimo gale turi tik kvadratinę bangą.
Kvazisinusinės bangos keitiklis:modifikuotas sinusinės bangos keitiklis su laiptuotomis sinusinėmis bangomis.
Grynosios sinusinės bangos keitiklis:Grynosios sinusinės bangos keitiklis konvertuoja nuolatinę srovę į beveik gryną sinusinę kintamąją srovę, o išėjimo bangos forma yra daug sklandesnė nei kvadratinių ir kvazisinusinių bangų keitiklių.
Dviejų lygių keitiklis:Dviejų lygių keitiklis turi du išėjimo lygius, kurių pagrindinis dažnis kinta teigiama ir neigiama išėjimo įtampa.
Kelių lygių keitiklis:Daugiapakopis keitiklis konvertuoja nuolatinės srovės signalą į daugiapakopę laiptuotą bangos formą, o kelių lygių keitiklio išėjimo bangos forma yra ne tiesiogiai teigiama ir neigiama kintamoji, o daugiapakopė.
Jei jie klasifikuojami pagal prijungimo tarp fotovoltinių modulių ir keitiklių metodą, juos galima suskirstyti į centralizuotus keitiklius ir styginius keitiklius.
Trijų pagrindinių keitiklių tipų palyginimas
| Projektas | Centralizuotas keitiklis | Styginių keitiklis | Mikro inverteris |
| Centralizuota didelio masto elektrinė | Taikoma | Taikoma | Netaikoma |
| Paskirstyta didelio masto pramoninė ir komercinė elektrinė ant stogo | Taikoma | Taikoma | Netaikoma |
| Paskirstytos mažos ir vidutinės pramoninės ir komercinės ant stogo esančios elektrinės | Netaikoma | Taikoma | Taikoma |
| Paskirstyta elektrinė ant stogo skirta buitiniam naudojimui | Netaikoma | Taikoma | Taikoma |
| Maksimalios galios sekimas atitinka komponentų skaičių | Daug stygų | 1-4 eilučių rinkiniai | Viena eilutė |
| Maksimalios galios sekimo įtampos diapazonas | Siauras | Platus | Platus |
| Sistemos energijos gamybos efektyvumas | Generolas | Aukštas | Aukščiausias |
| Montavimo žemės užėmimas | Reikalingas nepriklausomas kompiuterių kambarys | Nereikia | Nereikia |
| Lauko įrengimas | Neleidžiama | Leidžiama | Leidžiama |
| Priežiūra | Generolas | Lengva priežiūra | Sunku prižiūrėti |
| Palyginkite projektus | 80KW styginių keitiklis | 500KW centralizuotas keitiklis |
| Kombainerio dėžė | Nereikia kombinatoriaus dėžutės, nuolatinės srovės įvestis yra padalinta į kiekvieną eilutę | Centralizuotai konvergencijai reikia 12 kombainų dėžių |
| DC laidai | Paprasti laidai DC pusėje, paskirstytas tinklo prijungimas vietoje; Trumpas nuolatinės srovės kabelis, maža kaina | Nuolatinės srovės pusės laidai yra gana sudėtingi ir turi didelį atstumą. Jei reikia, reikia įrengti kelių lygių šynas, todėl sąnaudos yra gana didelės |
| AC laidai | Kintamosios srovės šoninio kabelio prijungimo atstumas yra ilgas, o kiekvienam keitikliui reikalingas kintamosios srovės grandinės pertraukiklis, kurį galima prijungti prie tinklo vietoje arba per kintamosios srovės konvergenciją. | Atstumas nuo kintamosios srovės pusės iki transformatoriaus yra labai mažas, linijos nuostoliai nedideli, o kintamosios srovės laidai yra paprasti ir ekonomiški |
| Išėjimo įtampa | Išvesties trifazė kintamoji srovė 400 V, gali būti prijungta prie nuolatinės žemos įtampos tinklo, nereikalaujant izoliacinių transformatorių | Išvesties trifazė kintamoji srovė 315 V, prijungimui prie tinklo reikia pridėti 400 V izoliacinį transformatorių |
| Apsaugos lygis | Apsaugos lygis IP65, gali būti montuojamas lauke ir gali būti montuojamas šalia komponentų. | Apsaugos lygis IP20, montuojamas viduje arba statomas lauke |
| Aušinimo būdas | Protingas oro aušinimas | Priverstam oro aušinimui reikalingi didelio srauto oro kanalai |
| Darbinės įtampos diapazonas | Plataus diapazono MPPT įtampa, 200-850V, galinti generuoti elektrą net esant prastam orui, pavyzdžiui, lietingomis dienomis | MPPT diapazonas yra 500-820V, o energijos gamybos diapazonas yra gana siauras |
| Efektyvumas | Didžiausias efektyvumas yra 99%, o visapusis efektyvumas yra 98,65%. | Didžiausias transformatoriaus be izoliacijos efektyvumas yra 98.{1}}%, o bendras efektyvumas yra 97,5%. Didžiausias transformatoriaus su izoliacija efektyvumas yra 97.{5}}%, o bendras efektyvumas yra 96,5 % |
| Maitinimo kokybė | Vieno vieneto THD<3%, total THD of 20 units together exceeds 5%. No isolation transformer, high DC component | Vienas THD<3%, parallel connection of two units is about 3%, and there is no DC component when an isolation transformer is added |
| Elektros tinklo reguliavimas | Su žemos įtampos važiavimu, galios koeficiento reguliavimu ir elektros tinklo gedimų registravimu | Yra žemos įtampos perjungimo funkcija, o elektros tinklas gali reguliuoti galios koeficientą. Aktyvios ir reaktyviosios galios funkcijos yra gana silpnos |
| MPPT kanalai | 1 inverteris su 6 MPPT kanalais, 1MW projektas su 72 MPPT kanalais, turi pranašumų įvairiais kampais | Du MPPT kanalai generuoja didelę galią plokščiose ir neuždengtose vietose |
| Saugumas | Be nuolatinės srovės grandinės pertraukiklių ir kintamosios srovės grandinės pertraukiklių saugumas yra šiek tiek prastesnis | Yra nuolatinės srovės grandinės pertraukikliai ir kintamosios srovės grandinės pertraukikliai, kuriuos galima atjungti pagal skirtingas gedimo sąlygas, užtikrinant gerą saugumą |
| Skaičius | Sistemos pajėgumas | Inverterio pasirinkimas | Aprašymas |
| 1 | Mažiau 400 kW | Styginių keitiklis | Sistemose, kurių galia mažesnė nei 400 kW, sąnaudų skirtumas tarp styginių keitiklių ir centralizuotų keitiklių nėra reikšmingas, tačiau styginiai keitikliai generuoja 5–10 % daugiau elektros energijos. |
| 2 | 400KW iki 2MW | Styginių keitiklis | Sistemoms nuo 400KW iki 2MW styginių keitiklių kaina yra 5 % didesnė nei centralizuotų keitiklių, tačiau styginių keitiklių energijos generavimas yra 5–10 % didesnis. Bendros styginių keitiklių sistemos pajamos yra geros |
| 3 | 2MW iki 6MW | Centralizuoti inverteriai naudojami antžeminėms elektrinėms su vienoda saulės šviesa, o styginiai inverteriai – stogams. | Pasirinkite pagal faktinę montavimo vietą |
| 4 | Virš 6MW | Centralizuotas keitiklis | Centralizuoti keitikliai gali atitikti elektros tinklo reikalavimus |
Centralizuotas keitiklis:Jis naudojamas paversti kelių fotovoltinių stygų nuolatinę srovę į bendrą ir tinka didelėms fotovoltinėms elektrinėms, tokioms kaip didelės gamyklos, dykumos elektrinės, antžeminės elektrinės ir kt. Jo charakteristikos: didelės galios, su vienu galia paprastai viršija 500 kW, tinka didelėms fotovoltinėms elektrinėms. Aukšta galios kokybė, mažas harmonikų kiekis, aukšta galios kokybė, visos apsaugos funkcijos ir didelis saugumas. Patogus valdymas su nedideliu keitiklių skaičiumi, lengvai valdomas, nedaug komponentų ir gero stabilumo. Pagrindiniai trūkumai yra šie: MPPT įtampos diapazonas yra siauras, o komponentų konfigūracija nėra lanksti; Reikia specialaus kompiuterių kambario, montavimas nėra lankstus; Savarankiškas energijos suvartojimas ir vėdinimas bei šilumos išsklaidymas kompiuterių salėje sunaudoja daug elektros energijos.
Styginių keitiklis:Jis naudojamas kiekvienos fotovoltinės stygos nuolatinei srovei invertuoti atskirai ir tinka mažoms ir vidutinio dydžio fotovoltinėms sistemoms, mažoms ir vidutinio dydžio fotovoltinės energijos gamybos sistemoms ant stogo ir mažoms antžeminėms elektrinėms. Jo charakteristikos yra tokios: maža galia, kai individuali galia paprastai yra mažesnė nei 100 kW, tačiau dėl technologinės pažangos šiuo metu brandesnė galia gali siekti 350 kW. Lanksti komponentų konfigūracija, platus MPPT įtampos diapazonas, lankstesnė komponentų konfigūracija, tinka įvairioms apšvietimo sąlygoms. Didelis energijos gamybos efektyvumas, kuriam įtakos neturi modulių skirtumai ir šešėliai tarp stygų, maksimaliai padidinantis energijos gamybą. Mažas dydis, mažas plotas, nereikia specialaus kompiuterių kambario, lankstus montavimas. Lengva priežiūra: mažas savarankiškas energijos suvartojimas, minimalus gedimų poveikis ir patogi priežiūra. Ryšys tarp keitiklio įtampos ir komponentų kiekio konfigūracijos turėtų prasidėti nuo keitiklio principo ir būti aptartas taip:
Styginių keitiklis turi padidinti ir stabilizuoti nuolatinės srovės įtampą iki tam tikros vertės (tai vadinama nuolatinės srovės magistralės įtampa), kad ją būtų galima konvertuoti į kintamosios srovės energiją. 230 V kintamosios srovės išvestis, o nuolatinės srovės magistralės įtampa yra apie 360 V; 400 V kintamosios srovės išvestis, o nuolatinės srovės magistralės įtampa yra apie 600 V; 500 V kintamosios srovės išvestis, o nuolatinės srovės magistralės įtampa yra apie 750 V; 540 V kintamosios srovės išėjimas, o nuolatinės srovės magistralės įtampa yra apie 800 V. Tačiau nuosekli komponentų įtampa paprastai nėra tokia didelė ir ją reikia reguliuoti pagal grandinę. Inverteriai paprastai naudoja PWM, kad sureguliuotų, ir yra terminas, vadinamas darbo ciklu, kuris yra lygus komponentų serijinei įtampai / nuolatinės srovės magistralės įtampai. Darbo ciklas yra glaudžiai susijęs su efektyvumu. Kuo didesnis darbo ciklas, tuo mažesnis įtampos skirtumas ir didesnis efektyvumas. Įvaldžius šią paslaptį, nereikia skaičiuoti sudėtingų formulių derinant komponentus su inverteriais. Stenkitės suderinti stygos įtampą su vardine keitiklio darbine įtampa, kad būtų didžiausias efektyvumas, ir ji neviršys maksimalios įtampos esant ypač žemai temperatūrai. Veikimo metu jis taip pat bus visos apkrovos MPPT įtampos diapazone, o tai yra visiškai paprasta ir praktiška. Kaip pavyzdį paimdami monokristalinį 450 W modulį, kurio darbinė įtampa 41 V, vienfazis 220 V keitiklis, vardinė įėjimo įtampa 360 V ir geriausia konfigūracija su 9 moduliais; Trifazis 400 V išėjimo keitiklis, kurio vardinė įėjimo įtampa yra 600 V, pageidautina su 15 komponentų.