Микро-инвертор с солнечными панелями для домашней системы хранения энергии

Помимо централизованных и струнных инверторов, новые энергосистемы также включают в себя микро-инверторы, которые просты в установке и гибко настраиваются. Как следует из названия, микро-инверторы имеют низкое энергопотребление и поэтому обычно подключаются только к одной или нескольким солнечным панелям. В качестве инвертора микро-инвертор преобразует низкое-постоянное напряжение от фотоэлектрических панелей в питание переменного тока для местной электросети. Хотя напряжение фотоэлектрической панели обычно составляет около 50 В, напряжение сети переменного тока может достигать сотен вольт. Такое высокое соотношение напряжения-к-току предъявляет высокие требования к коэффициенту усиления преобразователя. Использование обычного не-преобразователя ШИМ в этой ситуации приведет к высоким или низким рабочим циклам переключателей, что приведет к низкой эффективности преобразователя и значительной нагрузке на силовые устройства. Естественно, включение в преобразователь связанной катушки индуктивности или трансформатора для достижения согласования напряжения по коэффициенту трансформации стало предпочтительным решением для микро-инверторов.

Функционально микро-инвертор должен обеспечивать три функции: быстрое отключение (RSD), отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) и инверсию. RSD был предложен на конференции NEC в 2014 году. Его цель — быстрое отключение фотоэлектрических панелей от шины постоянного тока в случае пожара или другой катастрофы, обеспечивая безопасность пожарных. MPPT хорошо-известен специалистам в фотоэлектрической промышленности и был представлен в предыдущих статьях. Однако, в отличие от традиционных централизованных или струнных схем MPPT, эта функция в микроинверторах не обязательно требует схемы повышения напряжения; также можно использовать другие схемы, такие как понижающий, полный-мост и обратноходовой преобразователь. В первую очередь это связано с разнообразием нисходящих схем.

Микро-инвертор – это небольшое инверторное устройство, установленное непосредственно за одной или небольшим количеством фотоэлектрических панелей и преобразующее постоянный ток панели в мощность переменного тока,-подключаемую к сети. Его основное преимущество заключается в независимой функции MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) для каждой панели, максимизирующей выработку энергии при несоответствии между панелями или частичном затенении. Это также ограничивает напряжение постоянного тока системы до низкого уровня.<60 V, reducing the risk of fire and electric shock.

Что касается структуры схемы, микро-инверторы превратились из много-каскадных в двух-каскадные, а затем в однокаскадные-каскадные [1]. Когда электроэнергия вырабатывается фотоэлектрическими панелями и подключается параллельно к сети переменного тока, чем меньше ступеней преобразования, тем выше эффективность. Много-ступенчатый или двух-микро-инвертор. Он состоит из передней-ступени постоянного/постоянного тока и задней-ступени постоянного/переменного тока. Передний-каскад постоянного/постоянного тока имеет функции MPPT и повышения, повышая напряжение до напряжения шины постоянного тока, необходимого для инверсии, а задний-каскад постоянного/переменного тока инвертируется и подключается к сети.

Двух-каскадные микроинверторы подразделяются на два типа: источник напряжения и источник тока. Тип источника напряжения управляет выходным напряжением на стороне переменного тока. На выходе предыдущего каскада постоянного/постоянного тока формируется стабильное напряжение постоянного тока. В микроинверторе этого типа последующий каскад постоянного/переменного тока работает на высокой частоте. Основной управляющей переменной микроинвертора типа источника тока является ток. Его выходной сигнал на стороне постоянного тока больше не является стабильным постоянным током, а представляет собой «волну паровой булочки» с компонентом переменного тока, как показано на рисунке 4. Последующая схема преобразования полярности частоты сети разделяет эту волну паровой булочки на положительные и отрицательные выходы, образуя сетку -синусоидальной волны. По сравнению с микроинверторами типа напряжения-, этот тип микроинвертора с источником тока обеспечивает более низкое напряжение напряжения устройства, а также более простую структуру и управление, что делает его широко используемым в современных основных моделях микроинверторов.

Микроинверторы-источника напряжения и-тока имеют цепь постоянного/переменного тока, но для источника-тока требуется цепь мощности-частоты, а для источника напряжения-требуется высокочастотное-переключение. Схема разворачивания имеет простую структуру: полевой МОП-транзистор работает на промышленной частоте, а первичные потери представляют собой потери проводимости.. 600В-950В CoolMOS™ P7 и даже 1200В IGBT подходят для этого применения. Полная-мостовая схема представляет собой типичный инвертор-источника напряжения, у которого одно плечо работает на промышленной частоте, а другое переключается на высокой частоте для уменьшения гармоник выходного напряжения. Оптимальная конструкция, естественно, предполагает выбор различных МОП-транзисторов для двух ветвей в зависимости от условий эксплуатации, но также доступен диапазон CoolMOS™ P7 на 600–950 В. Как видно из топологии, схема разворачивания имеет ограниченные возможности компенсации реактивной мощности из-за особенностей устройства. Полномостовая инверторная схема может работать в двух направлениях, обеспечивая широкие возможности компенсации реактивной мощности, но требует дополнительного фильтра LCL.