סוגים עיקריים ועקרונות עבודה של ממירים פוטו-וולטאיים

ממירים פוטו-וולטאיים ניתן לחלק בעיקר לארבע קטגוריות: ממירים מרכזיים, מחרוזים, מבוזרים וממירי מיקרו. למערכת המהפך המרכזית יש הספק כולל גדול והיא משמשת בעיקר בפרויקטים בקנה מידה גדול כמו תחנות כוח פוטו-וולטאיות קרקעיות עם תנאי תאורה טובים; ניתן לחלק ממירים מבוזרים לממירי מחרוזת וממירי מיקרו, המשמשים בדרך כלל במערכות קטנות ובינוניות להפקת חשמל פוטו-וולטאיים תעשייתיים, מסחריים וביתיים, שבהן סוג המיתרים הוא סוג המוצר העיקרי של המהפך המבוזר. לממירים מבוזרים יש גם תכונות מרכזיות וגם מסוג מחרוזות, ונמצאים בשימוש נרחב בפרויקטים כמו מובילי הרים. המיקרו-מהפך אמור לעקוב אחר ערך שיא ההספק המרבי של כל מודול פוטו-וולטאי באופן עצמאי, ולאחר מכן להתמזג לרשת AC לאחר היפוך. קיבולת יחידה אחת של המיקרו-מהפך היא בדרך כלל מתחת ל-1kW.

מספר מחרוזות קבוצת פוטו-וולטאיות בגישה מרכזית הוא גדול, והקיבולת הבודדת היא בדרך כלל יותר מ-500KW. המהפך המרכזי הוא סוג נפוץ של מהפך פוטו-וולטאי בשוק. עקרון העבודה שלו הוא למזג את זרם ה-DC שנוצר על ידי מספר מודולים פוטו-וולטאיים ולעקוב אחר שיא ההספק המרבי (MPPT), ואז המהפך המרכזי ממיר את זרם החילופין הישיר ומגביר את המתח, כדי לממש את ייצור החשמל ברשת. MPPT יחיד מצויד ב-2-12 קבוצות פוטו-וולטאיות. ההספק של כל MPPT יכול להגיע ל-125-1000kW, והקיבולת של כל MPPT היא בדרך כלל מעל 500KW, שיש לו את היתרונות של הספק גבוה וקיבולת גדולה.

ממירים מרכזיים יכולים להפחית את מספר השימוש, להפחית עלויות והפסדים של המערכת ולהקל על ניהול מרכזי. בשל יתרונות הקיבולת הגדולה של ממירים מרכזיים, השימוש בממירים מרכזיים לתחנות כוח פוטו-וולטאיות באותו קנה מידה יכול להפחית במידה ניכרת את מספר הממירים בשימוש, להפחית את אובדן המעגלים הכולל של המערכת ולהקל על התקנה וניהול מרכזיים. יחד עם זאת, למהפך המרכזי עצמו יש רמה גבוהה של אינטגרציה, שליטה פשוטה, טכנולוגיה בוגרת יחסית ועלות יחידה נמוכה. השילוב של שני הגורמים יכול להוזיל מאוד את עלות הציוד של מערכת תחנת הכוח.

היישום של ממירים מרכזיים יכול להפחית ביעילות את ההרמוניות ולשפר את איכות ייצור החשמל הכוללת של המערכת. כאשר מבצעים את פירוק הפורייה של המטען הלא-סינוסואידי, נקבל חלק מהמטען הגדול מהתדר הבסיסי, כלומר ההרמוני, שהתדר שלו הוא בדרך כלל כפולה שלמה של התדר הבסיסי. הרמוניות תייצר ירידת מתח הרמונית על עכבת הקצר של רשת החשמל, ובכך תשפיע על צורת גל המתח; קל לגרום לתהודה מקבילה-סדרתית מקומית במערכת, וכתוצאה מכך נזק לציוד. מספר הממירים המרכזיים בהם נעשה שימוש קטן, מה שיכול להפחית את מספר הסדרות והמקבילות, ולמעשה להפחית את התוכן ההרמוני, ובכך להבטיח את שיעור הגלים הבסיסיים בייצור החשמל, ולשפר את איכות ייצור החשמל הכוללת.\

בחיבור לקבוצות מרובות של כניסות DC, טווח מתח ה-MPPT המרכזי הוא צר, מה שמשפיע על ביצועי ייצור החשמל הכוללים. מספר מיתרי ה-PV המחוברים ל-MPPT בודד של המהפך המרכזי הוא גדול, ואי אפשר לשלוט במדויק על כל קבוצה של מחרוזות PV, כך שלא ניתן להבטיח שכל מיתר נמצא בנקודת העבודה הטובה ביותר, ובכך להפחית את עלות המערכת הכוללת. . יעילות ייצור חשמל. טווח המתח של ה-MPPT המרכזי הוא בדרך כלל בטווח של 500-850V. בשל טווח מתח ה-MPPT הצר, יכולת ההתאמה של המהפך המרכזי גרועה. בתנאי תאורה לא מספקים כמו גשם מעונן, מתח המערכת נמוך מהמתח המינימלי של המהפך MPPT, ולא ניתן לבצע ייצור חשמל רגיל, מה שמשפיע על זמן ייצור החשמל. יחד עם זאת, בשל המאפיינים שלה של גישה לקבוצות מרובות של כניסות DC, מערכות פוטו-וולטאיות דורשות ביצועי הסתגלות טובים בין רכיבים. ברגע שאחד הרכיבים נכשל, זה ישפיע על ייצור החשמל הכולל ויעילות ייצור החשמל של המערכת.

המהפך המרכזי גדול במידותיו ויש למקם אותו בחדר מחשבים ייעודי, מה שמגביר את קושי ההתקנה. בשל הקיבולת הגדולה של היחידה הבודדת, הנפח והמשקל של המהפך המרכזי גדולים, ויש להקים חדר ציוד מיוחד בחוץ לצורך הצבה. חדר המחשבים הייעודי תופס שטח גדול, מה שמגביר את קושי ההתקנה תוך הגדלת עלות הקרקע הכוללת של המערכת. בנוסף, עקב אטימות חדר הציוד, הצבת המהפך בחדר הציוד תוביל לאוורור לקוי בתוך חדר הציוד, וכתוצאה מכך בעיות תרמיות.

מהפך המיתרים מאמץ עיצוב מודולרי, שיכול לממש אופטימיזציה מבוזרת של MPPT. מערכת תחנת הכוח המשתמשת במהפך פוטו-וולטאי מחרוזת ממירה בדרך כלל את זרם ה-DC שנוצר על ידי המודולים תחילה דרך המהפך, ולאחר מכן ממזגת אותו לרשת AC לאחר מפגש, טרנספורמציה מוגברת וחלוקת כוח AC. בהשוואה למהפך המרכזי, מהפך המיתרים מאמץ עיצוב מודולרי ויש לו מספר MPPTs; מספר מודולי ה-PV המחוברים לכל MPPT קטן, בדרך כלל 1-4 קבוצות, שיכולות לממש MPPT מבוזר. חפש את הטוב ביותר. מכיוון שיש מעט מסופי גישה, כאשר רכיב בודד נכשל, זה ישפיע רק על ייצור החשמל של המודול התואם לרכיב, ויבטיח שיעילות ייצור החשמל של המערכת הפוטו-וולטאית הכוללת לא מושפעת ממרכיב אחד, ופתרון הבעיה בעיית חוסר התאמה של תחנות כוח פוטו-וולטאיות מרכזיות.

למיתר MPPT טווח מתח רחב, שיכול לשפר את זמן ייצור החשמל וייצור החשמל של המערכת. טווח מתח ה-MPPT של מהפך המיתרים הוא רחב, בדרך כלל 200V-1000V, וההתאמה טובה. במקרה של חוסר אור או מזג אוויר לא נוח לייצור חשמל, המתח הכולל של מודולים פוטו-וולטאיים יהיה נמוך. טווח מתחי MPPT הרחב יותר יכול לכסות מתח כניסה נמוך, ובכך להבטיח את זמן ייצור החשמל של המערכת ולשפר את ייצור החשמל הכולל.

מקביל של ממירים מרובים מגביר את הפסדי החוטים ונוטה לבעיות תהודה. בהשוואה לממירים מרכזיים, הקיבולת האישית של ממירי מחרוזת קטנה יותר, בדרך כלל 100KW או פחות; עבור תחנות כוח פוטו-וולטאיות באותו קנה מידה, בחירה בשימוש בממירי מחרוזת תגדיל את מספר הממירים. ממירי מחרוזת מרובים יחוברו במקביל, ואובדן החוט יגדל ככל שמספר הממירים בשימוש יגדל. יחד עם זאת, חיבור מקביל של מספר ממירים יוביל להגדלת ההרמוניות הכוללת, קושי הדיכוי יגדל, בעיית התהודה תהיה חמורה יותר, וזה יגרום בקלות לכשל ושריפת ציוד חשמלי.

מהפך מבוזר הוא סוג חדש של מהפך המשלב את היתרונות של ריכוזי וסוג מחרוזת. מהפך מבוזר הוא סוג חדש יחסית של מהפך פוטו-וולטאי, בעל המאפיינים של מהפך מרכזי וממיר מחרוזת. ניתן להבין ממירים מבוזרים כמהפך מרכזי ואופטימיזציה מבוזרת. ראשית, מעקב שיא הספק המרבי (MPPT) מתבצע בנפרד באמצעות ממירי מחרוזת מרובים, ולאחר מכן ממירים מרכזיים מומרים לרשתות מתח AC לאחר מפגש. בהשוואה לממירים מרכזיים, לממירים מבוזרים יש את היתרונות של ביצועים עצמאיים מצוינים, ייצור חשמל גבוה ויציבות מערכת כוללת; בהשוואה לממירי מחרוזת, ממירים מבוזרים משתמשים באופטימיזציה מבוזרת. מהפך המפגש המרכזי האחרון מפחית מאוד את עלות הציוד של המערכת. נכון לעכשיו, הוא משמש בעיקר בכמה פרויקטים מובילים בבסיס הדגמה בסין. בשל הפיתוח המאוחר של פתרון המהפך המבוזר, הניסיון בפרויקט אינו מספיק, וטרם נוצר יישום בקנה מידה גדול; יחד עם זאת, בשל שיטת המהפך המרכזי, פתרון זה צריך להשתמש בחדר מחשבים ייעודי כדי לפזר חום מהמהפך המרכזי, ולהגדיל את השטח השימושי התפוס על ידי המערכת.

המיקרו-מהפך יכול לבצע בקרת MPPT של רכיבים בודדים, ויעילות ייצור החשמל ורמת ייצור החשמל גבוהים. בשונה מממירים אחרים, המיקרו-מהפך משולב עם כל מודול פוטו-וולטאי, ויכול לבצע בקרת מעקב אחר שיא הספק (MPPT) על מודול בודד, ובכך לשפר מאוד את יעילות ייצור החשמל הכוללת וייצור החשמל של המערכת. יחד עם זאת, למיקרו-מהפך יש מאפיינים של גודל קטן ומשקל קל, ואינו דורש שטח אחסון נוסף, מה שמשפר מאוד את נוחות ההתקנה. זה מתאים בעיקר לפרויקטים קטנים ובינוניים של תחנות כוח כמו משקי בית. עבור תחנת כוח באותו קנה מידה, השימוש במיקרו-אינברטרים ידרוש יותר ציוד, והעלות הכוללת של המערכת גבוהה משמעותית מזו של מערכות המשתמשות בפתרונות מרכזיים או מיתרי מיתרים.