Inverter je naprava, ki pretvarja enosmerni tok iz fotovoltaičnega sistema za proizvodnjo električne energije v izmenični tok. Izhodna moč razsmernikov je običajno različnih kapacitet, kot so 5 kW, 50 kW, 500 kW itd. Količina fotonapetostnih modulov se določi glede na kapaciteto razsmernika. Na primer, pretvornik moči 1 kW lahko poveže 6-8 fotonapetostnih panelov z močjo okoli 100 vatov in s to kombinacijo lahko dosežete največji izkoristek energije. Podobno je za fotovoltaični sistem s 350 kW običajno potrebnih 5-7 pretvornikov; Ob predpostavki, da uporabljamo vsak pretvornik z nazivno močjo 50kW, bi potrebovali vsaj 7 razsmernikov, da bi dosegli proizvodnjo električne energije 350kW. Upoštevati moramo tudi razmerje med številom razsmernikov in učinkovitostjo delovanja ter težavnostno stopnjo operaterjev in tehnikov za te naprave. Premalo razsmernikov lahko zlahka privede do okvare ene točke, medtem ko lahko preveč razsmernikov povzroči tudi težave pri vzdrževanju in visoke stroške.
Fotovoltaične razsmernike lahko glede na različne metode razvrščanja razvrstimo v naslednje tipe:
Pretvornik izven omrežja:znan tudi kot neodvisni pretvornik. Lahko samostojno napaja breme, ne da bi nanj vplivalo električno omrežje ali drugi viri. Fotovoltaični niz, ki se uporablja v neodvisnih sistemih, polni baterijo, pretvornik pa kot vir energije uporablja enosmerno napetost baterije.
Omrežni pretvornik:Razsmerniki, povezani z omrežjem, lahko zagotovijo izmenični tok iz pomnilniških naprav v izmenične tovore in zagotovijo dodatno napajanje v omrežju. Izhodno napetost pretvornika je mogoče vrniti v komercialni vir napajanja z izmeničnim tokom, zato mora biti izhodni sinusni val v isti fazi, frekvenci in napetosti kot vir napajanja.
Pretvornik z dvema vrhoma:znan tudi kot rezervni akumulatorski pretvornik. Poseben pretvornik, ki uporablja baterijo kot vir energije, skupaj s polnilnikom baterij za polnjenje baterije. Če je energije preveč, se bo ponovno napolnila z virom izmeničnega toka. Razsmerniki z dvema vrhoma lahko delujejo kot razsmerniki, povezani z omrežjem in izven njega.
Pretvornik napetostnega vira (VSI):Vhod pretvornika je vir konstantne enosmerne napetosti. Primerno za priložnosti, ki zahtevajo stabilno izhodno napetost, kot je motorni pogon.
Inverter tokovnega vira (CSI):Vhod pretvornika je vir konstantnega enosmernega toka. Primeren za situacije z velikimi spremembami obremenitve, lahko zagotovi stabilen tokovni izhod.
Enofazni pretvornik:pretvori enosmerni vhod v enofazni izhod. Izhodna napetost in tok enofaznega pretvornika imata samo eno fazo z nazivno frekvenco 50 Hz ali 60 Hz. Običajno se uporablja pri nizkih obremenitvah, kot so gospodinjski aparati in majhne naprave.
Trifazni pretvornik:pretvarja enosmerni tok v trifazno napajanje. Trifazni napajalnik zagotavlja tri sekajoče se in enakomerno ločene izmenične tokove. Vsi trije valovi, ki nastanejo na izhodnem koncu, imajo enako amplitudo in frekvenco. Primerno za aplikacije z visoko obremenitvijo, kot so industrijska oprema in veliki motorji.
Linijski komutirani pretvornik:Prek naprave je mogoče pridobiti omrežno napetost izmeničnega tokokroga pretvornika. Ko ima tok v SCR ničelne značilnosti, se naprava izklopi. Primerno za situacije, ki zahtevajo natančno kontrolo toka.
Pretvornik s prisilno komutacijo:Pri tej vrsti komutacije v napajalniku ne bo ničelne točke. Zato so za popravilo naprave potrebni nekateri zunanji viri. Primerno za situacije, ki zahtevajo zunanji nadzor.
Serijski pretvornik:Breme je neposredno zaporedno povezano z enosmernim napajanjem s pomočjo tiristorjev. Primerno za situacije, kjer je potrebna neposredna serijska povezava bremen.
Vzporedni pretvornik:Prevod in izklop tiristorjev nadzirajo med njimi povezani komutacijski kondenzatorji. V delovnem stanju je kondenzator priključen vzporedno z obremenitvijo skozi transformator. Primerno za situacije, kjer so potrebne vzporedne obremenitve.
Polmostni pretvornik:za delovanje potrebuje dve elektronski stikali. Stikala so lahko MOSFET, IJBT, BJT ali tiristorji. Primerno za aplikacije z majhno in srednje močjo.
Pretvornik polnega mostu:Enofazni pretvornik s polnim mostom ima štiri krmiljena stikala, ki se uporabljajo za krmiljenje smeri pretoka toka v bremenu. Ta most ima 4 povratne diode, ki lahko vrnejo energijo, shranjeno v obremenitvi, v napajalnik. Primeren za aplikacije z visoko močjo.
Trifazni mostični pretvornik:Industrijska in druga velika bremena zahtevajo trifazno napajanje.
Pravokotni inverter:Najenostavnejši pretvornik, ki pretvarja enosmerni tok v izmenični tok, vendar izhodna valovna oblika ni čisti sinusni val, ampak ima samo kvadratni val na izhodnem koncu.
Kvazi sinusni pretvornik:modificiran sinusni inverter s stopničastimi sinusnimi valovi.
Čisti sinusni pretvornik:Pretvornik s čistim sinusnim valom pretvori enosmerni tok v skoraj čisti sinusni izmenični tok, izhodna valovna oblika pa je veliko bolj gladka kot pretvorniki s pravokotnim in kvazi sinusnim valom.
Dvostopenjski pretvornik:Dvonivojski pretvornik ima dva izhodna nivoja z izmenično pozitivno in negativno izhodno napetostjo na osnovni frekvenci.
Večstopenjski pretvornik:Večnivojski pretvornik pretvori enosmerni signal v večnivojsko stopničasto valovno obliko, izhodna valovna oblika večnivojskega pretvornika pa ni neposredno izmenično pozitivna in negativna, temveč izmenično večnivojska.
Če jih razvrstimo glede na način povezave med fotonapetostnimi moduli in razsmerniki, jih lahko razdelimo na centralizirane inverterje in string inverterje.
Primerjava treh glavnih vrst pretvornikov
| Projekt | Centralni pretvornik | Strunski pretvornik | Mikro inverter |
| Centralizirana velika elektrarna | Uporabno | Uporabno | Neuporabno |
| Distribuirana velika industrijska in komercialna elektrarna na strehi | Uporabno | Uporabno | Neuporabno |
| Distribuirane male in srednje velike industrijske in komercialne strešne elektrarne | Neuporabno | Uporabno | Uporabno |
| Porazdeljena elektrarna na strehi za uporabo v gospodinjstvu | Neuporabno | Uporabno | Uporabno |
| Sledenje največje moči ustreza številu komponent | Veliko število nizov | 1-4 nizov nizov | Ena vrvica |
| Območje največje napetosti sledenja moči | Ozko | Široko | Široko |
| Učinkovitost proizvodnje električne energije sistema | Splošno | visoko | Najvišje |
| Zasedba zemljišča za namestitev | Potrebujete samostojno računalniško sobo | Ni potrebe | Ni potrebe |
| Zunanja montaža | Ni dovoljeno | Dovoljeno | Dovoljeno |
| Vzdrževanje | Splošno | Enostavno vzdrževanje | Težko vzdrževanje |
| Primerjajte projekte | 80KW niz pretvornik | 500KW centralni inverter |
| Kombinatorska škatla | Kombinirna škatla ni potrebna, enosmerni vhod je razdeljen na vsak niz | Za centralizirano konvergenco potrebujete 12 kombiniranih omaric |
| DC ožičenje | Enostavno ožičenje na strani DC, porazdeljena omrežna povezava na kraju samem; Kratek DC kabel, nizka cena | Ožičenje na strani DC je razmeroma zapleteno in ima veliko razdaljo. Po potrebi je treba vgraditi več nivojev zbiralk, kar povzroči razmeroma visoke stroške |
| AC napeljava | Priključna razdalja stranskega kabla za izmenični tok je dolga in vsak pretvornik potrebuje odklopnik za izmenični tok, ki ga je mogoče priključiti na omrežje lokalno ali prek konvergence izmeničnega toka | Razdalja od strani AC do transformatorja je zelo kratka, izguba v liniji je majhna, ožičenje AC je preprosto in stroškovno učinkovito |
| Izhodna napetost | Izhodna trifazna AC 400V, lahko se priključi na enosmerno nizkonapetostno omrežje brez potrebe po izolacijskih transformatorjih | Izhod trifazni AC 315 V, omrežna povezava zahteva dodatek 400 V izolacijskega transformatorja |
| Stopnja zaščite | Stopnja zaščite IP65, lahko se namesti na prostem ali v bližini komponent. | Stopnja zaščite je IP20, nameščena v zaprtih prostorih ali izdelana na prostem |
| Metoda hlajenja | Inteligentno zračno hlajenje | Prisilno zračno hlajenje zahteva zračne kanale z visokim pretokom |
| Območje delovne napetosti | Napetost MPPT širokega razpona, 200-850V, ki lahko proizvaja elektriko tudi v slabem svetlobnem vremenu, kot so deževni dnevi | Razpon MPPT je 500-820V, obseg proizvodnje električne energije pa je relativno ozek |
| Učinkovitost | Najvišja učinkovitost je 99%, celovita učinkovitost pa 98,65% | Največji izkoristek transformatorja brez izolacije je 98.0%, s celovitim izkoristkom 97,5%. Največji izkoristek transformatorja z izolacijo je 97.0%, s celovitim izkoristkom 96,5% |
| Kakovost električne energije | Ena enota THD<3%, total THD of 20 units together exceeds 5%. No isolation transformer, high DC component | Enojni THD<3%, parallel connection of two units is about 3%, and there is no DC component when an isolation transformer is added |
| Regulacija električnega omrežja | Vsebuje nizkonapetostno vožnjo, prilagajanje faktorja moči in beleženje napak v električnem omrežju | Obstaja nizkonapetostna vožnja skozi funkcijo, električno omrežje pa lahko prilagodi faktor moči. Funkciji delovne in jalove moči sta razmeroma šibki |
| MPPT kanali | 1 pretvornik s 6 MPPT kanali, 1 MW projekt z 72 MPPT kanali, ima prednosti v več kotih | Dva MPPT kanala ustvarjata visoko moč na ravnih in neoviranih območjih |
| Varnost | Brez odklopnikov DC in AC je varnost nekoliko slabša | Obstajajo odklopniki enosmernega toka in odklopniki izmeničnega tokokroga, ki jih je mogoče odklopiti glede na različne pogoje napake, z dobro varnostjo |
| številka | Zmogljivost sistema | Izbira pretvornika | Opis |
| 1 | Pod 400KW | Strunski pretvornik | Za sisteme pod 400 kW razlika v stroških med niznimi in centraliziranimi razsmerniki ni bistvena, vendar nizni inverterji proizvedejo 5 % do 10 % več električne energije |
| 2 | 400KW do 2MW | Strunski pretvornik | Za sisteme med 400 KW in 2 MW je strošek niznih razsmernikov 5 % višji od centraliziranih razsmernikov, vendar je proizvodnja električne energije niznih razsmernikov 5 % do 10 % višja. Skupni prihodek sistema inverterja nizov je dober |
| 3 | 2MW do 6MW | Centralizirani inverterji se uporabljajo za zemeljske elektrarne z enakomerno sončno svetlobo, nizni inverterji pa se uporabljajo za strehe | Izberite glede na dejansko mesto namestitve |
| 4 | Nad 6MW | Centralni pretvornik | Centralizirani pretvorniki lahko izpolnjujejo zahteve električnega omrežja |
Centralni pretvornik:Uporablja se za pretvorbo enosmernega toka več fotonapetostnih nizov v skupno in je primeren za velike fotovoltaične elektrarne, kot so velike tovarne, puščavske elektrarne, zemeljske elektrarne itd. Njegove značilnosti vključujejo: visoko moč, z enim zmogljivost na splošno nad 500KW, primerna za velike fotovoltaične elektrarne. Visoka kakovost električne energije, nizka vsebnost harmonikov, visoka kakovost električne energije, popolne zaščitne funkcije in visoka varnost. Priročno upravljanje, z majhnim številom pretvornikov, enostavno upravljanje, malo komponent in dobra stabilnost. Glavne pomanjkljivosti so: napetostno območje MPPT je ozko in konfiguracija komponent ni prilagodljiva; Potrebujete namensko računalniško sobo, namestitev ni prilagodljiva; Lastna poraba energije ter prezračevanje in odvajanje toplote v računalniški sobi porabijo veliko električne energije.
Pretvornik strun:Uporablja se za invertiranje enosmerne moči vsakega fotonapetostnega niza posebej in je primeren za majhne in srednje velike fotovoltaične sisteme, majhne in srednje velike strešne fotonapetostne sisteme za proizvodnjo električne energije in majhne zemeljske elektrarne. Njegove značilnosti vključujejo: nizko moč, s posamezno močjo na splošno pod 100 kW, vendar s tehnološkim napredkom lahko trenutno bolj zrela moč doseže 350 kW. Prilagodljiva konfiguracija komponent, širok razpon napetosti MPPT, bolj prilagodljiva konfiguracija komponent, primerna za različne svetlobne pogoje. Visoka učinkovitost pri proizvodnji električne energije, na katero ne vplivajo razlike v modulih in senčenje med nizi, kar poveča proizvodnjo električne energije. Majhna velikost, majhen odtis, ni potrebe po namenski računalniški sobi, prilagodljiva namestitev. Enostavno vzdrževanje: nizka lastna poraba energije, minimalen vpliv napak in priročno vzdrževanje. Razmerje med napetostjo pretvornika in konfiguracijo količine komponent bi moralo izhajati iz načela pretvornika in o njem razpravljati na naslednji način:
Vrtni pretvornik mora povečati in stabilizirati enosmerno napetost na določeno vrednost (to se imenuje enosmerna napetost vodila), preden se lahko pretvori v izmenični tok. 230 V AC izhod z napetostjo DC vodila okoli 360 V; 400 V AC izhod z napetostjo DC vodila okoli 600 V; 500 V AC izhod z napetostjo DC vodila okoli 750 V; Izhodna napetost 540 V AC, z napetostjo vodila DC približno 800 V. Toda serijska napetost komponent na splošno ni tako visoka in jo je treba prilagoditi z vezjem. Pretvorniki na splošno za prilagajanje uporabljajo PWM in obstaja izraz, imenovan delovni cikel, ki je enak zaporedni napetosti komponent/napetost vodila DC. Delovni cikel je tesno povezan z učinkovitostjo. Večji kot je delovni cikel, manjša je napetostna razlika in večja je učinkovitost. Z obvladovanjem te skrivnosti ni več potrebe po izračunavanju zapletenih formul pri povezovanju komponent z razsmerniki. Poskusite uskladiti napetost niza z nazivno delovno napetostjo pretvornika za najvišjo učinkovitost in ne bo presegla največje napetosti pri ekstremno nizkih temperaturah. Med delovanjem bo tudi v območju polne obremenitve MPPT napetosti, kar je popolnoma preprosto in praktično. Kot primer vzamemo enokristalni modul 450 W z delovno napetostjo 41 V, enofaznim pretvornikom 220 V, nazivno vhodno napetostjo 360 V in najboljšo konfiguracijo z 9 moduli; Trifazni izhodni pretvornik 400 V z nazivno vhodno napetostjo 600 V, po možnosti opremljen s 15 komponentami.