Com a equip bàsic dels sistemes de generació d'energia fotovoltaica, els inversors s'utilitzen per convertir la tensió de CC variable generada pels mòduls fotovoltaics en energia de CA a la freqüència de la xarxa, que és un dels equilibris importants del sistema en sistemes de matrius fotovoltaiques. Actualment, els inversors comuns del mercat són inversors centralitzats, inversors de cadena i micro inversors. A continuació, compararem i analitzarem aquests tres tipus d'inversors.
1 Inversor centralitzat
La tecnologia inversor és la connexió de diverses cadenes fotovoltaiques paral·leles al terminal d'entrada de CC del mateix inversor centralitzat. En general, els mòduls de potència IGBT trifàsics s'utilitzen per a sistemes d'alta potència i els transistors d'efecte de camp s'utilitzen per a sistemes de baixa potència. Al mateix temps, els controladors de conversió DSP s'utilitzen per millorar la qualitat de l'energia elèctrica generada, fent-la molt propera al corrent d'ona sinusoïdal. Generalment s'utilitza en grans sistemes de centrals fotovoltaiques de més de 10 kW.
Els inversors centralitzats s'utilitzen generalment en sistemes de generació d'energia a gran escala, com ara fàbriques, centrals elèctriques del desert i centrals elèctriques terrestres amb llum solar uniforme. La potència total del sistema és gran, normalment per sobre del nivell de megawatts.
Els principals avantatges són:
1. El nombre d'inversors és petit, per la qual cosa és fàcil de gestionar;
2. L'inversor té un nombre reduït de components i una alta fiabilitat;
3. Baix contingut harmònic, baix component de CC i alta qualitat de potència;
4. L'inversor té una alta integració, alta densitat de potència i baix cost;
5. L'inversor té funcions de protecció completes i alta seguretat de la central elèctrica;
6. Té una funció de regulació del factor de potència i una funció de baixa tensió, amb un bon rendiment de regulació de la xarxa.
Els principals inconvenients són:
1. La taxa d'error de la caixa combinadora de CC és alta, cosa que afecta tot el sistema;
2. El rang de tensió MPPT dels inversors centralitzats és estret, generalment 450-820V, i la configuració dels components no és flexible. El temps de generació d'energia és curt a les zones amb temps ennuvolat i boirós;
3. La instal·lació i el desplegament de sales de màquines inversores són difícils i requereixen sales de màquines i equipament dedicats;
4. El propi inversor consumeix molta potència i la ventilació i la dissipació de calor a la sala d'ordinadors consumeixen molta electricitat, fent que el manteniment del sistema sigui relativament complex;
5. En un sistema inversor centralitzat connectat a la xarxa, la matriu de components arriba a l'inversor a través de dues confluències. La funció de seguiment de la potència màxima (MPPT) de l'inversor no pot controlar el funcionament de cada component, de manera que és impossible mantenir cada component en el seu punt de treball òptim. Quan un component falla o està bloquejat per ombres, afectarà l'eficiència de generació d'energia de tot el sistema;
6. No hi ha capacitat de redundància al sistema d'inversor connectat a la xarxa centralitzada. En cas d'aturada per avaria, tot el sistema deixarà de generar electricitat.
Inversor de 2 cordes
L'inversor de cadena es basa en el concepte modular, on cada cadena fotovoltaica (1-5kw) passa per un inversor amb seguiment màxim de potència a l'extrem de CC i connexió a la xarxa paral·lela a l'extrem de CA. S'ha convertit avui en l'inversor més popular al mercat internacional.
Els inversors de corda s'utilitzen principalment per a sistemes de generació d'energia fotovoltaica de teulades petites i mitjanes i petites centrals elèctriques terrestres.
Els principals avantatges són:
1. L'inversor de cadena adopta un disseny modular, amb cada cadena fotovoltaica corresponent a un inversor. L'extrem DC té la funció de seguiment de la màxima potència i l'extrem AC està connectat en paral·lel a la xarxa. El seu avantatge és que no es veu afectat per les diferències de mòduls entre les cadenes i l'obstrucció d'ombra, alhora que redueix el desajust entre el punt de funcionament òptim dels mòduls fotovoltaics i l'inversor, i maximitza la generació d'energia;
2. L'interval de tensió MPPT dels inversors de cadena és ampli i, generalment, oscil·la entre 250-800V. La componenLa configuració nt és més flexible i el temps de generació d'energia és més llarg a les zones amb temps ennuvolat i boirós;
3. L'inversor connectat a la xarxa tipus string té un volum petit, pes lleuger i és molt fàcil de transportar i instal·lar. No requereix eines i equips professionals, ni requereix una sala de distribució dedicada. Pot simplificar la construcció i reduir l'ocupació del sòl en diverses aplicacions. Les connexions de línia de CC tampoc requereixen caixes combinadores de CC o armaris de distribució de CC. El tipus de corda també té avantatges com ara un baix consum d'energia, un impacte mínim d'errors i una fàcil substitució i manteniment.
Els principals inconvenients són:
1. Hi ha molts components electrònics, amb dispositius d'alimentació i circuits de senyal a la mateixa placa, cosa que dificulta el disseny i la fabricació, i una mica menys fiable;
2. L'espai lliure elèctric dels dispositius d'alimentació és petit, el que els fa inadequats per a zones d'altitud i instal·lació exterior. L'exposició al vent i al sol pot provocar fàcilment l'envelliment de la carcassa i del dissipador de calor;
3. Sense un disseny de transformador d'aïllament, la seguretat elèctrica és lleugerament deficient i no és adequada per al sistema de connexió a terra negativa dels components de pel·lícula prima. El component DC és gran i té un impacte significatiu a la xarxa elèctrica;
4. Quan es connecten diversos inversors en paral·lel, l'harmònic total és alt i el THDI d'un sol inversor es pot controlar a més del 2%. Tanmateix, si es connecten més de 40 inversors en paral·lel, l'harmònic total es superposarà i serà difícil de suprimir;
5. Amb un gran nombre d'inversors, la taxa de fallada total augmentarà, dificultant la supervisió del sistema;
6. Sense interruptors automàtics de CC i interruptors automàtics de CA, i sense fusibles de CC, no és fàcil desconnectar quan el sistema funciona malament;
7. Un únic inversor pot aconseguir una funció de pas de tensió zero, però quan es connecten diverses màquines en paral·lel, és difícil aconseguir la funció de pas de tensió zero, la regulació de la potència reactiva, la regulació de la potència activa i altres funcions.
3 Micro inversor
Els microinversors poden aconseguir el màxim seguiment del punt de potència a nivell de panell, amb avantatges respecte als inversors centrals. Això pot optimitzar la potència de sortida de cada mòdul per maximitzar la potència de sortida global.
Els principals avantatges són:
1. Quan un o fins i tot diversos mòduls fallen, el sistema encara pot continuar proporcionant electricitat a la xarxa amb alta disponibilitat; Opcionalment es poden configurar múltiples mòduls redundants per millorar la fiabilitat del sistema;
2. Configuració flexible, que permet als usuaris instal·lar cèl·lules fotovoltaiques en funció de la seva capacitat financera al mercat nacional;
3. Redueix eficaçment l'impacte de les ombres causades per l'emmascarament local sobre la potència de sortida;
4. Sense electricitat d'alta tensió, instal·lació més segura, senzilla i ràpida, menors costos de manteniment i instal·lació i menor dependència dels proveïdors de serveis d'instal·lació;
5. En augmentar la generació d'energia de cada mòdul inversor i fer el seguiment de la potència màxima, es pot fer un seguiment del punt de potència màxima d'un sol component, cosa que pot augmentar molt la generació d'energia del sistema fotovoltaic en un 25%.
Els principals inconvenients són:
1. Els escenaris d'aplicació dels microinversors són generalment adequats per a les llars de terrat, però les seves aplicacions són limitades;
2. El cost dels microinversors és relativament més elevat en comparació amb els inversors centralitzats i els inversors de cadena.
Mitjançant l'anàlisi comparativa, els inversors de cadena tenen avantatges sobre els inversors centralitzats i els microinversors pel que fa a la taxa de fallades, la seguretat del sistema i els costos d'operació i manteniment. Tenen una millor fiabilitat del sistema i poden garantir el funcionament segur i fiable a llarg termini de les centrals elèctriques.