Etter hvert som verden marsjerer fremover i sin jakt på bærekraftige og rene energiløsninger, har solenergi blitt en leder i kappløpet mot en grønnere fremtid. Ved å utnytte den rikelige og fornybare energien fra solen, har solcelleanlegg (PV) fått stor popularitet, og banet vei for en bemerkelsesverdig transformasjon i måten vi genererer elektrisitet på. 
I hjertet av ethvert solcelleanlegg ligger en avgjørende komponent som muliggjør omdannelse av sollys til brukbar energi:solcelleomformerSolcelleomformere fungerer som broen mellom solcellepaneler og strømnettet, og spiller en viktig rolle i effektiv utnyttelse av solenergi. Å forstå virkemåten deres og utforske de ulike typene er nøkkelen til å forstå den fascinerende mekanikken bak solenergikonvertering. HHvordan gjør ASOlarIomformerWork? En solcelleomformer er en elektronisk enhet som konverterer likestrøm (DC) produsert av solcellepaneler til vekselstrøm (AC) som kan brukes til å drive husholdningsapparater og mates inn i strømnettet. Virkemåten til en solcelleomformer kan deles inn i tre hovedtrinn: konvertering, kontroll og utgang. Omdannelse: Solcelleomformeren mottar først likestrømsstrømmen som genereres av solcellepanelene. Denne likestrømsstrømmen er vanligvis i form av en fluktuerende spenning som varierer med sollysets intensitet. Omformerens primære oppgave er å konvertere denne variable likespenningen til en stabil vekselspenning som er egnet for forbruk. Konverteringsprosessen involverer to nøkkelkomponenter: et sett med kraftelektroniske brytere (vanligvis bipolare transistorer med isolert gate eller IGBT-er) og en høyfrekvent transformator. Bryterne er ansvarlige for raskt å slå likespenningen av og på, og skape et høyfrekvent pulssignal. Transformatoren øker deretter spenningen til ønsket vekselspenningsnivå. Kontroll: Kontrolltrinnet i en solcelleomformer sikrer at konverteringsprosessen fungerer effektivt og trygt. Det innebærer bruk av sofistikerte kontrollalgoritmer og sensorer for å overvåke og regulere ulike parametere. Noen viktige kontrollfunksjoner inkluderer: a. Sporing av maksimalt effektpunkt (MPPT): Solcellepaneler har et optimalt driftspunkt kalt maksimalt effektpunkt (MPP), der de produserer maksimal effekt for en gitt sollysintensitet. MPPT-algoritmen justerer kontinuerlig driftspunktet til solcellepanelene for å maksimere effektuttaket ved å spore MPP. b. Spennings- og frekvensregulering: Omformerens kontrollsystem opprettholder en stabil AC-utgangsspenning og -frekvens, vanligvis i henhold til standardene for strømnettet. Dette sikrer kompatibilitet med andre elektriske enheter og muliggjør sømløs integrering med strømnettet. c. Nettsynkronisering: Netttilkoblede solcelleomformere synkroniserer fasen og frekvensen til vekselstrømutgangen med strømnettet. Denne synkroniseringen gjør det mulig for omformeren å mate overflødig strøm tilbake til nettet eller trekke strøm fra nettet når solproduksjonen er utilstrekkelig. Produksjon: I den siste fasen leverer solcelleomformeren den konverterte vekselstrøm til de elektriske lastene eller strømnettet. Effekten kan utnyttes på to måter: a. Nettkoblede systemer: I nettkoblede systemer mater solcelleomformeren vekselstrøm direkte inn i strømnettet. Dette reduserer avhengigheten av fossilt brenselbaserte kraftverk og muliggjør nettomåling, der overflødig strøm generert i løpet av dagen kan krediteres og brukes i perioder med lav solproduksjon. b. Off-grid-systemer: I off-grid-systemer lader solcelleomformeren en batteribank i tillegg til å forsyne de elektriske belastningene med strøm. Batteriene lagrer overflødig solenergi, som kan utnyttes i perioder med lav solproduksjon eller om natten når solcellepanelene ikke genererer strøm. Kjennetegn på solcelleomformere: Effektivitet: Solcelleomformere er konstruert for å operere med høy effektivitet for å maksimere energiutbyttet til solcelleanlegget. Høyere effektivitet resulterer i mindre energitap under konverteringsprosessen, noe som sikrer at en større andel av solenergien utnyttes effektivt. Effekt: Solcelleomformere er tilgjengelige i forskjellige effektklasser, alt fra små boligsystemer til store kommersielle installasjoner. Effekten til en omformer bør samsvare med solcellepanelenes kapasitet for å oppnå optimal ytelse. Holdbarhet og pålitelighet: Solcelleomformere er utsatt for varierende miljøforhold, inkludert temperatursvingninger, fuktighet og potensielle elektriske overspenninger. Derfor bør omformere bygges med robuste materialer og være utformet for å tåle disse forholdene, noe som sikrer langsiktig pålitelighet. Overvåking og kommunikasjon: Mange moderne solcelleomformere er utstyrt med overvåkingssystemer som lar brukere spore ytelsen til solcelleanlegget sitt. Noen omformere kan også kommunisere med eksterne enheter og programvareplattformer, noe som gir sanntidsdata og muliggjør fjernovervåking og -kontroll. Sikkerhetsfunksjoner: Solcelleomformere har diverse sikkerhetsfunksjoner for å beskytte både systemet og personene som arbeider med det. Disse funksjonene inkluderer overspenningsvern, overstrømsvern, jordfeildeteksjon og beskyttelse mot øydrift, som forhindrer at omformeren mates strøm inn i nettet under strømbrudd. Klassifisering av solcelleomformere etter effektvurdering PV-omformere, også kjent som solcelleomformere, kan klassifiseres i forskjellige typer basert på design, funksjonalitet og anvendelse. Å forstå disse klassifiseringene kan hjelpe deg med å velge den mest passende omformeren for et spesifikt solcelleanlegg. Følgende er hovedtypene av PV-omformere klassifisert etter effektnivå: Inverter i henhold til effektnivå: hovedsakelig delt inn i distribuert inverter (strenginverter og mikroinverter), sentralisert inverter Strenginverteringere: Stringinvertere er den mest brukte typen PV-invertere i bolig- og kommersielle solcelleanlegg. De er designet for å håndtere flere solcellepaneler koblet i serie, og danne en «streng». PV-strengen (1–5 kW) har blitt den mest populære inverteren på det internasjonale markedet i dag, takket være en inverter med maksimal effekttoppsporing på likestrømssiden og parallell netttilkobling på vekselstrømssiden. Likestrømsstrømmen som genereres av solcellepanelene mates inn i strenginverteren, som konverterer den til vekselstrøm for umiddelbar bruk eller for eksport til strømnettet. Strenginvertere er kjent for sin enkelhet, kostnadseffektivitet og enkle installasjon. Ytelsen til hele strengen er imidlertid avhengig av panelet med lavest ytelse, noe som kan påvirke den totale systemeffektiviteten. Mikroomformere: Mikroinvertere er små invertere som installeres på hvert enkelt solcellepanel i et PV-system. I motsetning til strenginvertere konverterer mikroinvertere likestrøm til vekselstrøm rett på panelnivå. Denne designen lar hvert panel operere uavhengig, noe som optimaliserer systemets totale energiproduksjon. Mikroinvertere tilbyr flere fordeler, inkludert sporing av maksimalt effektpunkt (MPPT) på panelnivå, forbedret systemytelse i skyggelagte eller uensartede paneler, økt sikkerhet på grunn av lavere likespenninger og detaljert overvåking av individuelle panelers ytelse. Imidlertid er de høyere startkostnadene og potensielle kompleksiteten ved installasjonen faktorer å vurdere. Sentraliserte omformere: Sentraliserte omformere, også kjent som store omformere eller omformere for bruk i stor skala (>10 kW), brukes ofte i storskala solcelleanlegg, for eksempel solcelleparker eller kommersielle solcelleprosjekter. Disse omformerne er designet for å håndtere høy likestrømsinngang fra flere strenger eller matriser av solcellepaneler og konvertere dem til vekselstrøm for tilkobling til strømnettet. Den største fordelen er systemets høye effekt og lave kostnad, men siden utgangsspenningen og strømmen til forskjellige PV-strenger ofte ikke samsvarer nøyaktig (spesielt når PV-strengene er delvis skyggelagte på grunn av uklarhet, skygge, flekker osv.), vil bruk av sentralisert inverter føre til lavere effektivitet i inverteringsprosessen og lavere elektrisk energiforbruk i husholdningen. Sentraliserte omformere har vanligvis en høyere effektkapasitet sammenlignet med andre typer, fra flere kilowatt til flere megawatt. De er installert på et sentralt sted eller en omformerstasjon, og flere strenger eller matriser av solcellepaneler er koblet parallelt til dem. Hva gjør en solcelleomformer? Fotovoltaiske omformere tjener flere funksjoner, inkludert AC-konvertering, optimalisering av solcelleytelse og systembeskyttelse. Disse funksjonene omfatter automatisk drift og avstengning, kontroll av maksimal effektsporing, anti-islanding (for netttilkoblede systemer), automatisk spenningsjustering (for netttilkoblede systemer), DC-deteksjon (for netttilkoblede systemer) og DC-jorddeteksjon (for netttilkoblede systemer). La oss kort utforske den automatiske drift- og avstengningsfunksjonen og kontrollfunksjonen for maksimal effektsporing. 1) Automatisk drift og avstengningsfunksjon Etter soloppgang om morgenen øker intensiteten av solstrålingen gradvis, og effekten fra solcellene øker tilsvarende. Når den utgangseffekten som kreves av inverteren er nådd, begynner inverteren å kjøre automatisk. Etter at den er startet i drift, vil inverteren overvåke effekten fra solcellekomponentene hele tiden. Så lenge utgangseffekten fra solcellekomponentene er større enn utgangseffekten som kreves av inverteren, vil inverteren fortsette å kjøre. Selv om det regner, fungerer inverteren også til solnedgang. Når effekten fra solcellemodulen blir mindre og inverterens effekt er nær 0, vil inverteren gå i standby-tilstand. 2) Kontrollfunksjon for maksimal effektsporing Utgangen fra solcellemodulen varierer med intensiteten av solstrålingen og temperaturen på selve solcellemodulen (brikketemperatur). I tillegg, fordi solcellemodulen har den egenskapen at spenningen avtar med økende strøm, finnes det et optimalt driftspunkt som kan oppnå maksimal effekt. Intensiteten av solstrålingen endrer seg, og det beste arbeidspunktet endrer seg åpenbart også. I forhold til disse endringene er driftspunktet til solcellemodulen alltid ved det maksimale effektpunktet, og systemet oppnår alltid maksimal effekt fra solcellemodulen. Denne typen kontroll er maksimal effektsporingskontroll. Den største funksjonen til inverteren som brukes i solcelleanlegg er funksjonen for maksimal effektpunktsporing (MPPT). De viktigste tekniske indikatorene for fotovoltaisk inverter 1. Stabilitet av utgangsspenning I solcelleanlegget lagres den elektriske energien som genereres av solcellen først av batteriet, og konverteres deretter til 220V eller 380V vekselstrøm gjennom omformeren. Batteriet påvirkes imidlertid av sin egen lading og utlading, og utgangsspenningen varierer innenfor et stort område. For eksempel har et nominelt 12V-batteri en spenningsverdi som kan variere mellom 10,8 og 14,4V (utover dette området kan det forårsake skade på batteriet). For en kvalifisert omformer, når inngangsspenningen endres innenfor dette området, bør ikke variasjonen i den stabile utgangsspenningen overstige Plusmn; 5% av nominell verdi. Samtidig, når lasten endres plutselig, bør ikke avviket i utgangsspenningen overstige ±10% over nominell verdi. 2. Bølgeformforvrengning av utgangsspenning For sinusbølgeomformere bør maksimal tillatt bølgeformforvrengning (eller harmonisk innhold) spesifiseres. Dette uttrykkes vanligvis ved den totale bølgeformforvrengningen av utgangsspenningen, og verdien bør ikke overstige 5 % (10 % er tillatt for enfaseutgang). Siden den høyordens harmoniske strømmen som omformeren sender ut vil generere ytterligere tap, som virvelstrømmer, på den induktive lasten. Hvis bølgeformforvrengningen til omformeren er for stor, vil det føre til alvorlig oppvarming av lastkomponentene. Dette er ikke gunstig for sikkerheten til elektrisk utstyr og påvirker systemets driftseffektivitet alvorlig. 3. Nominell utgangsfrekvens For laster som inkluderer motorer, som vaskemaskiner, kjøleskap osv., siden det optimale frekvensdriftspunktet for motorene er 50 Hz, vil for høye eller for lave frekvenser føre til at utstyret varmes opp, noe som reduserer systemets driftseffektivitet og levetid. Så omformerens utgangsfrekvens bør ha en relativt stabil verdi, vanligvis nettfrekvens 50 Hz, og avviket bør være innenfor Plusmn;l% under normale driftsforhold. 4. Lasteffektfaktor Karakteriser omformerens kapasitet med induktiv last eller kapasitiv last. Lastfaktoren til sinusbølgeomformeren er 0,7~0,9, og den nominelle verdien er 0,9. Ved en viss lasteffekt, hvis omformerens effektfaktor er lav, vil kapasiteten til den nødvendige omformeren øke. På den ene siden vil kostnaden øke, samtidig som den tilsynelatende effekten til vekselstrømskretsen i det solcelleanlegget vil øke. Når strømmen øker, vil tapet uunngåelig øke, og systemeffektiviteten vil også synke. 5. Invertereffektivitet Omformerens effektivitet refererer til forholdet mellom utgangseffekten og inngangseffekten under spesifiserte driftsforhold, uttrykt som en prosentandel. Generelt refererer den nominelle effektiviteten til en fotovoltaisk omformer til en ren motstandsbelastning. Under en betingelse på 80 % lasteffektivitet. Siden den totale kostnaden for det fotovoltaiske systemet er høy, bør effektiviteten til den fotovoltaiske omformeren maksimeres for å redusere systemkostnadene og forbedre kostnadsytelsen til det fotovoltaiske systemet. For tiden er den nominelle effektiviteten til vanlige omformere mellom 80 % og 95 %, og effektiviteten til laveffektsomformere må ikke være mindre enn 85 %. I selve designprosessen av et fotovoltaisk system bør ikke bare en høyeffektiv omformer velges, men også en rimelig konfigurasjon av systemet bør brukes for å få lasten til det fotovoltaiske systemet til å fungere så nær det beste effektivitetspunktet som mulig. 6. Nominell utgangsstrøm (eller nominell utgangskapasitet) Angir omformerens nominelle utgangsstrøm innenfor det angitte området for lasteffektfaktor. Noen omformerprodukter oppgir den nominelle utgangskapasiteten, og enheten uttrykkes i VA eller kVA. Omformerens nominelle kapasitet er produktet av den nominelle utgangsspenningen og den nominelle utgangsstrømmen når utgangseffektfaktoren er 1 (det vil si ren ohmsk last). 7. Beskyttelsestiltak En omformer med utmerket ytelse bør også ha komplette beskyttelsesfunksjoner eller -tiltak for å håndtere ulike unormale situasjoner som oppstår under faktisk bruk, for å beskytte selve omformeren og andre komponenter i systemet mot skade. 1) Skriv inn kontoen for underspenningsforsikring: Når inngangsspenningen er lavere enn 85 % av nominell spenning, skal omformeren ha beskyttelse og display. 2) Overspenningsvern for inngang: Når inngangsspenningen er høyere enn 130 % av nominell spenning, skal omformeren ha beskyttelse og display. 3) Overstrømsvern: Overstrømsvernet til omformeren skal kunne sikre rettidig handling når lasten kortsluttes eller strømmen overstiger tillatt verdi, for å forhindre at den blir skadet av overspenningsstrømmen. Når arbeidsstrømmen overstiger 150 % av nominell verdi, skal omformeren kunne beskytte automatisk. 4) kortslutningsbeskyttelse for utgang Omformerens kortslutningsvern skal ikke overstige 0,5 sekunder. 5) Beskyttelse mot omvendt polaritet på inngangen: Når de positive og negative polene på inngangsterminalen er reversert, skal omformeren ha en beskyttelsesfunksjon og display. 6) Lynbeskyttelse: Omformeren skal ha lynbeskyttelse. 7) Overtemperaturbeskyttelse, etc. I tillegg, for omformere uten spenningsstabiliseringstiltak, bør omformeren også ha overspenningsverntiltak for å beskytte lasten mot overspenningsskader. 8. Startegenskaper Å karakterisere omformerens evne til å starte med last og ytelsen under dynamisk drift. Omformeren skal sikre pålitelig start under nominell belastning. 9. Støy Komponenter som transformatorer, filterinduktorer, elektromagnetiske brytere og vifter i kraftelektronisk utstyr vil generere støy. Når omformeren kjører normalt, bør ikke støyen overstige 80 dB, og støyen fra en liten omformer bør ikke overstige 65 dB. Utvalgsferdigheter for solomformere
Publisert: 08. mai 2024