逆变器在光伏并网系统设计中起着重要的作用。它可以将太阳能转换成DC能,然后再将其转换成可由各种设备应用的单相交流能。
微型逆变器技术是指将逆变器与单个光伏组件直接连接的技术。每个光伏组件可以配备一个逆变器,可以实现交流DC转换,并可以跟踪最大功率点。它可以将光伏组件产生的电能直接转化为交流电能,实现交流负载的目的,也可以输送到电网。
1.安全性高
低DC电压
在传统的光伏系统中,DC侧的光伏电池串联起来,可以形成200V-600V甚至更高电压的高压DC母线,这个DC母线将与逆变器相连。工人在安装过程中面临很高的触电风险。此外,由于相关连接器的绝缘损坏或接触不良,可能会导致DC电弧,这可能会导致火灾或人身伤害,因为电弧温度可达数千度。
此外,传统光伏系统还面临着许多其他挑战。例如,DC保护装置比交流保护装置更昂贵且可靠性更低。很难断开高压DC电弧。PV模块具有电流源特性,并且电流通过后电流不会大幅增加,这使得提供保护更加困难。当太阳能可用时,电力将随时产生,并且很难中断能量产生。因此,一旦设备发生故障或发生火灾,将极大地威胁救援和消防人员的安全。
在微型逆变器系统中,每个光伏组件分别与逆变器连接。这样,系统的最高DC电压就是光伏电池的开路开路,约为40ov。安装和使用都很安全,没有触电、电弧和火灾的危险。它从根本上解决了传统系统的高压DC带来的问题。
电气隔离
为了节省成本,当将传统逆变器与配电网络连接时,不提供电网和PV之间的电隔离。电网和光伏电池被交流继电器或电力电子开关断开。因此,当逆变器出现故障时,很难将交流侧和DC侧分开,这将威胁到检修人员的安全。此外,DC侧的短路可能会导致更严重的故障。
这微型逆变器配有高频隔离变压器,当系统发生故障时,可有效隔离电网和光伏侧。当检查电网故障时,PV侧处于低电压状态并被隔离。检查光伏侧故障时,交流电压不会导致DC带电。
总之,由于低DC电压和电气隔离,微型逆变器系统可以实现传统系统无法实现的安全程度。因此,它适用于安全性要求高的场所,如光伏建筑。
2.高系统效率
组件MPPT
在微型逆变器系统中,每个模块分别与逆变器连接,可以避免光伏电池耦合,从而避免短板效应。当一些光伏组件被阻挡或损坏时,左侧系统组件的发电功能不会受到影响。
它可以大大提高系统的抗阴影能力和环境适应性。基于图4所示的美国研究结果,可以看出,与传统系统相比,在阴影条件下,微型逆变器系统的效率可以提高15%甚至更高。
高动态MPPT效率
由于元件MPPT小,系统的控制速度和响应速度可以达到10毫秒,是传统逆变器的几十倍甚至上百倍。因此,在多云天气或其他日照变化快的情况下,微型逆变器的效率比传统逆变器高1-2%。
微型变频器能够带来高工作效率的原因就在于上面提到的两点。然而,微型逆变器的好处不止于此。与传统系统不同的是,微型逆变器对最小元件数和单个元件的一致性没有要求。如图6所示,它允许更灵活的设计,并可以最大限度地提高土地利用效率,这在考虑土地资源缺乏的情况下非常重要。微型逆变系统的工作效率可以达到90%,传统系统很难达到这个水平。
数据采集器可以通过无线方式采集微型逆变器的数据,并上传到服务器,以便运维人员和业主监控网络情况。微型逆变器可以监控每个组件的状态,从而了解光伏板的特性。当发现光伏电池损坏时,可以准确定位并及时更换。解决了传统系统中部件损坏和故障不能及时发现和定位的问题,使系统运行和维护更加容易,并可降低50%的成本。
此外,通过组件的比较和诊断,可以分析环境对组件的影响,据此可以相应地改善周围环境,保证系统输出。微型逆变器有利于提高安全性、系统效率、系统发电、智能监控、维护和操作方面。它是家用光伏系统的最佳选择。
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