หลักการทำงานและคุณลักษณะของอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

หลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์:

แกนหลักของอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์คือวงจรสวิตช์อินเวอร์เตอร์ซึ่งเรียกสั้น ๆ ว่าวงจรอินเวอร์เตอร์วงจรนี้จะทำให้ฟังก์ชันอินเวอร์เตอร์สมบูรณ์โดยการเปิดและปิดสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง

คุณสมบัติ:

(1) จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพสูง

เนื่องจากปัจจุบันโซลาร์เซลล์มีราคาสูง เพื่อที่จะใช้ประโยชน์สูงสุดจากเซลล์แสงอาทิตย์และปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ เราจึงต้องพยายามปรับปรุงประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์

(2) จำเป็นต้องมีความน่าเชื่อถือสูง

ปัจจุบันระบบโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่จะใช้ในพื้นที่ห่างไกล และโรงไฟฟ้าหลายแห่งไม่มีการดูแลและบำรุงรักษา ซึ่งกำหนดให้อินเวอร์เตอร์ต้องมีโครงสร้างวงจรที่เหมาะสม การเลือกส่วนประกอบที่เข้มงวด และกำหนดให้อินเวอร์เตอร์ต้องมีฟังก์ชันการป้องกันต่างๆ เช่น เช่น: การป้องกันการย้อนกลับขั้ว DC อินพุต, การป้องกันการลัดวงจรเอาต์พุต AC, ความร้อนสูงเกินไป, การป้องกันการโอเวอร์โหลด ฯลฯ

(3) จำเป็นต้องมีแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเพื่อให้มีช่วงการปรับตัวที่กว้างขึ้น

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเซลล์แสงอาทิตย์จะแปรผันตามโหลดและความเข้มของแสงแดดโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแบตเตอรี่มีอายุมากขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วจะแตกต่างกันอย่างมากตัวอย่างเช่น สำหรับแบตเตอรี่ 12V แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่ออาจแตกต่างกันระหว่าง 10V ถึง 16V ซึ่งต้องการให้อินเวอร์เตอร์ทำงานได้ตามปกติภายในช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุต DC ขนาดใหญ่

การจำแนกประเภทอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์：

มีหลายวิธีในการจำแนกอินเวอร์เตอร์ตัวอย่างเช่น ตามจำนวนเฟสของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ส่งออกโดยอินเวอร์เตอร์ อินเวอร์เตอร์สามารถแบ่งออกเป็นอินเวอร์เตอร์เฟสเดียวและอินเวอร์เตอร์สามเฟสแบ่งออกเป็นอินเวอร์เตอร์ทรานซิสเตอร์ อินเวอร์เตอร์ไทริสเตอร์ และอินเวอร์เตอร์ไทริสเตอร์แบบปิดตามหลักการของวงจรอินเวอร์เตอร์ ยังสามารถแบ่งออกเป็นอินเวอร์เตอร์การสั่นที่ตื่นเต้นในตัวเอง อินเวอร์เตอร์ซ้อนทับคลื่นขั้นบันได และอินเวอร์เตอร์มอดูเลตความกว้างพัลส์ตามการใช้งานในระบบเชื่อมต่อกริดหรือระบบนอกกริด มันสามารถแบ่งออกเป็นอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกริดและอินเวอร์เตอร์นอกกริดเพื่ออำนวยความสะดวกแก่ผู้ใช้ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ในการเลือกอินเวอร์เตอร์ ในที่นี้มีเพียงอินเวอร์เตอร์เท่านั้นที่ถูกจำแนกตามโอกาสที่เกี่ยวข้อง

1. อินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์

เทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์คือการที่สายไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบขนานหลายชุดเชื่อมต่อกับอินพุต DC ของอินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์เดียวกันโดยทั่วไป โมดูลพลังงาน IGBT สามเฟสใช้สำหรับพลังงานสูง และใช้ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามสำหรับพลังงานต่ำDSP แปลงตัวควบคุมเพื่อปรับปรุงคุณภาพของพลังงานที่สร้างขึ้น ทำให้ใกล้กับกระแสคลื่นไซน์มาก ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้ในระบบสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ (>10kW)คุณสมบัติที่ใหญ่ที่สุดคือกำลังของระบบสูงและต้นทุนต่ำ แต่เนื่องจากแรงดันเอาต์พุตและกระแสของสาย PV ที่แตกต่างกันมักจะไม่ตรงกันอย่างสมบูรณ์ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสาย PV ถูกบล็อกบางส่วนเนื่องจากมีเมฆมาก ร่มเงา หรือคราบสกปรก ฯลฯ) มีการใช้อินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์การเปลี่ยนแปลงวิธีการส่งผลให้ประสิทธิภาพของกระบวนการอินเวอร์เตอร์ลดลง และลดการใช้พลังงานของผู้ใช้ไฟฟ้าในเวลาเดียวกัน ความน่าเชื่อถือในการผลิตไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ทั้งหมดได้รับผลกระทบจากสถานะการทำงานที่ไม่ดีของกลุ่มหน่วยไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ทิศทางการวิจัยล่าสุดคือการใช้การควบคุมการปรับเวกเตอร์สเปซและการพัฒนาการเชื่อมต่อโทโพโลยีใหม่ของอินเวอร์เตอร์เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงภายใต้สภาวะโหลดบางส่วน

2. อินเวอร์เตอร์สตริง

สตริงอินเวอร์เตอร์มีพื้นฐานมาจากแนวคิดแบบโมดูลาร์สายไฟ PV แต่ละเส้น (1-5kw) ส่งผ่านอินเวอร์เตอร์ มีการติดตามกำลังไฟฟ้าสูงสุดสูงสุดที่ฝั่ง DC และเชื่อมต่อแบบขนานที่ฝั่ง ACอินเวอร์เตอร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในตลาด

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่หลายแห่งใช้สตริงอินเวอร์เตอร์ข้อดีคือไม่ได้รับผลกระทบจากความแตกต่างของโมดูลและการแรเงาระหว่างสตริง และในขณะเดียวกันก็ช่วยลดความไม่ตรงกันระหว่างจุดทำงานที่เหมาะสมที่สุดของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์และอินเวอร์เตอร์ จึงเป็นการเพิ่มการผลิตไฟฟ้าข้อได้เปรียบด้านเทคนิคเหล่านี้ไม่เพียงแต่ช่วยลดต้นทุนของระบบเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบอีกด้วยในเวลาเดียวกัน แนวคิด "นาย-ทาส" ถูกนำมาใช้ระหว่างสาย เพื่อให้ระบบสามารถเชื่อมต่อสายไฟฟ้าโซลาร์เซลล์หลายกลุ่มเข้าด้วยกัน และปล่อยให้สายหนึ่งหรือหลายสายทำงานภายใต้เงื่อนไขที่พลังงานสายเดียวไม่สามารถสร้างได้ อินเวอร์เตอร์ตัวเดียวทำงานจึงผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้น

แนวคิดล่าสุดคืออินเวอร์เตอร์หลายตัวสร้าง "ทีม" ซึ่งกันและกัน แทนที่จะเป็นแนวคิด "มาสเตอร์-สเลฟ" ซึ่งทำให้ความน่าเชื่อถือของระบบก้าวไปอีกขั้นหนึ่งในปัจจุบัน อินเวอร์เตอร์สตริงแบบไม่มีหม้อแปลงได้เข้ามามีบทบาทสำคัญ

3. ไมโครอินเวอร์เตอร์

ในระบบ PV แบบดั้งเดิม ปลายอินพุต DC ของอินเวอร์เตอร์สตริงแต่ละตัวจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ประมาณ 10 แผงเมื่อเชื่อมต่อแผง 10 แผงเป็นอนุกรม หากแผงใดแผงหนึ่งทำงานได้ไม่ดี สตริงนี้จะได้รับผลกระทบหากใช้ MPPT เดียวกันสำหรับอินพุตหลายตัวของอินเวอร์เตอร์ อินพุตทั้งหมดจะได้รับผลกระทบด้วย ซึ่งจะลดประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าลงอย่างมากในการใช้งานจริง ปัจจัยการบดบังต่างๆ เช่น เมฆ ต้นไม้ ปล่องไฟ สัตว์ ฝุ่น น้ำแข็ง และหิมะ จะทำให้เกิดปัจจัยข้างต้น และสถานการณ์ก็เกิดขึ้นบ่อยมากในระบบ PV ของไมโครอินเวอร์เตอร์ แต่ละแผงจะเชื่อมต่อกับไมโครอินเวอร์เตอร์เมื่อแผงใดแผงหนึ่งทำงานได้ไม่ดี จะมีเฉพาะแผงนี้เท่านั้นที่จะได้รับผลกระทบแผงเซลล์แสงอาทิตย์อื่นๆ ทั้งหมดจะทำงานอย่างเหมาะสมที่สุด ทำให้ระบบโดยรวมมีประสิทธิภาพมากขึ้น และสร้างพลังงานได้มากขึ้นในการใช้งานจริง หากสตริงอินเวอร์เตอร์ขัดข้อง แผงโซลาร์เซลล์หลายกิโลวัตต์จะไม่สามารถทำงานได้ ในขณะที่ไมโครอินเวอร์เตอร์ขัดข้องก็มีผลกระทบเพียงเล็กน้อย

4. เครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน

การติดตั้งตัวเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานในระบบผลิตพลังงานแสงอาทิตย์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงได้อย่างมาก และลดความซับซ้อนของฟังก์ชันของอินเวอร์เตอร์เพื่อลดต้นทุนเพื่อให้ตระหนักถึงระบบผลิตพลังงานแสงอาทิตย์อัจฉริยะ เครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของอุปกรณ์สามารถทำให้เซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์มีประสิทธิภาพสูงสุดอย่างแท้จริง และตรวจสอบสถานะการใช้แบตเตอรี่ได้ตลอดเวลาเครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานคืออุปกรณ์ระหว่างระบบผลิตไฟฟ้าและอินเวอร์เตอร์ และหน้าที่หลักคือแทนที่ฟังก์ชันการติดตามจุดพลังงานที่เหมาะสมที่สุดดั้งเดิมของอินเวอร์เตอร์เครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานทำการสแกนการติดตามจุดพลังงานที่เหมาะสมที่สุดอย่างรวดเร็วโดยการเปรียบเทียบโดยทำให้วงจรง่ายขึ้นและเซลล์แสงอาทิตย์เดี่ยวสอดคล้องกับเครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน เพื่อให้เซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์สามารถบรรลุการติดตามจุดพลังงานที่เหมาะสมที่สุดได้อย่างแท้จริง นอกจากนี้ สถานะของแบตเตอรี่ยังสามารถ ตรวจสอบได้ทุกที่ทุกเวลาด้วยการใส่ชิปสื่อสารและสามารถรายงานปัญหาได้ทันทีเพื่อให้บุคลากรที่เกี่ยวข้องสามารถซ่อมแซมได้โดยเร็วที่สุด

หน้าที่ของอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

อินเวอร์เตอร์ไม่เพียงแต่มีฟังก์ชั่นการแปลง DC-AC เท่านั้น แต่ยังมีฟังก์ชั่นในการเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดของเซลล์แสงอาทิตย์และฟังก์ชั่นการป้องกันข้อผิดพลาดของระบบอีกด้วยโดยสรุป มีฟังก์ชันการทำงานและปิดเครื่องอัตโนมัติ ฟังก์ชันควบคุมการติดตามกำลังสูงสุด ฟังก์ชันการทำงานป้องกันการเป็นอิสระ (สำหรับระบบที่เชื่อมต่อกับกริด) ฟังก์ชันปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (สำหรับระบบที่เชื่อมต่อกับกริด) ฟังก์ชันการตรวจจับ DC (สำหรับกริด- ระบบที่เชื่อมต่อ), ฟังก์ชันการตรวจจับกราวด์ DC (สำหรับระบบที่เชื่อมต่อกับกริด)ต่อไปนี้เป็นคำแนะนำโดยย่อเกี่ยวกับฟังก์ชันการทำงานและการปิดเครื่องอัตโนมัติ และฟังก์ชันควบคุมการติดตามกำลังสูงสุด

(1) การทำงานอัตโนมัติและฟังก์ชั่นหยุด

หลังจากพระอาทิตย์ขึ้นในตอนเช้า ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และเอาท์พุตของเซลล์แสงอาทิตย์ก็เพิ่มขึ้นเช่นกันเมื่อถึงกำลังเอาท์พุตที่อินเวอร์เตอร์ต้องการ อินเวอร์เตอร์จะเริ่มทำงานโดยอัตโนมัติหลังจากเริ่มใช้งาน อินเวอร์เตอร์จะตรวจสอบเอาต์พุตของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ตลอดเวลาตราบใดที่กำลังไฟฟ้าเอาท์พุตของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์มากกว่ากำลังไฟฟ้าเอาท์พุตที่จำเป็นสำหรับอินเวอร์เตอร์ในการทำงาน อินเวอร์เตอร์จะยังคงทำงานต่อไปมันจะหยุดตอนพระอาทิตย์ตกแม้ว่าจะมีเมฆมากและมีฝนตกก็ตามอินเวอร์เตอร์ยังสามารถทำงานได้เมื่อเอาท์พุตของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์มีขนาดเล็กลง และเอาท์พุตของอินเวอร์เตอร์ใกล้กับ 0 อินเวอร์เตอร์จะเข้าสู่สถานะสแตนด์บาย

(2) ฟังก์ชั่นควบคุมการติดตามกำลังสูงสุด

เอาต์พุตของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์จะแตกต่างกันไปตามความเข้มของรังสีแสงอาทิตย์และอุณหภูมิของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เอง (อุณหภูมิชิป)นอกจากนี้ เนื่องจากโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์มีลักษณะเฉพาะคือแรงดันไฟฟ้าจะลดลงตามการเพิ่มขึ้นของกระแส จึงมีจุดปฏิบัติงานที่เหมาะสมที่สุดซึ่งสามารถรับกำลังไฟสูงสุดได้ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์กำลังเปลี่ยนแปลง และจุดทำงานที่เหมาะสมที่สุดก็เปลี่ยนไปเช่นกันจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ จุดการทำงานของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์จะอยู่ที่จุดกำลังไฟสูงสุดเสมอ และระบบจะได้รับกำลังไฟฟ้าสูงสุดจากโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เสมอการควบคุมนี้เป็นการควบคุมการติดตามกำลังสูงสุดคุณลักษณะที่ใหญ่ที่สุดของอินเวอร์เตอร์สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์คือมีฟังก์ชันการติดตามจุดกำลังสูงสุด (MPPT)