Mikro-inverter sa solarnim panelima za kućni sistem za pohranu energije

Pored centralizovanih i string invertera, novi energetski sistemi takođe uključuju mikro-invertore, koji se lako instaliraju i fleksibilno konfigurišu. Kao što ime govori, mikro-invertori imaju nisku potrošnju energije i stoga su obično povezani na samo jedan ili nekoliko solarnih panela. Kao inverter, mikro-inverter pretvara DC napajanje niskog napona- iz fotonaponskih panela u AC napajanje za lokalnu električnu mrežu. Dok je napon fotonaponskog panela tipično oko 50V, napon AC mreže može doseći stotine volti. Ovaj visoki napon{9}}prema{10}}odnos struje postavlja visoke zahtjeve za pojačanje pretvarača. Upotreba konvencionalnog ne-izolovanog PWM pretvarača u ovoj situaciji bi rezultirala visokim ili niskim radnim ciklusima za prekidače, što bi rezultiralo niskom efikasnošću pretvarača i značajnim stresom na energetskim uređajima. Naravno, ugradnja spregnutog induktora ili transformatora u pretvarač radi postizanja usklađivanja napona kroz omjer navoja postalo je poželjno rješenje za mikro{14}}invertore.

Funkcionalno, mikro-inverter mora obezbijediti tri funkcije: brzo gašenje (RSD), praćenje tačke maksimalne snage (MPPT) i inverziju. RSD je predložen na NEC konferenciji 2014. godine. Njegova svrha je brzo odvajanje fotonaponskih panela sa DC magistrale u slučaju požara ili druge katastrofe, obezbeđujući bezbednost vatrogasaca. MPPT je dobro-poznat onima u fotonaponskoj industriji i predstavljen je u prethodnim člancima. Međutim, za razliku od tradicionalnih centraliziranih ili niza MPPT kola, ova funkcija u mikroinverterima ne zahtijeva nužno pojačano kolo; mogu se koristiti i druga kola, kao što su buck, full-bridge i flyback. Ovo je prvenstveno zbog raznolikosti nizvodnih kola.

Mikro-inverter je mali inverterski uređaj instaliran direktno iza jednog ili malog broja fotonaponskih panela, koji pretvara jednosmjernu struju panela u mrežno{1}}povezanu izmjeničnu struju. Njegova osnovna prednost leži u nezavisnoj MPPT (Maksimalna Power Point Tracking) funkcija za svaki panel, maksimizirajući proizvodnju energije kada postoji neusklađenost između panela ili djelomično zasjenjenje. Takođe ograničava DC napon sistema na nizak nivo<60 V, reducing the risk of fire and electric shock.

Što se tiče strukture kola, mikro-invertori su evoluirali od više-stepenih u dvo-a zatim u jednostepeni-[1]. Kada se električna energija proizvodi iz fotonaponskih panela i paralelno je povezana na AC mrežu, što je manje faza konverzije, to je veća efikasnost. Više{7}}ili dvostepeni-mikro-inverter. Sastoji se od prednjeg-stepena DC/DC i stražnjeg{12}}stepenog DC/AC. Prednji-DC/DC stepen ima MPPT i boost funkcije, podižući napon na DC napon sabirnice potreban za inverziju, a stražnji{15}}DC/AC se invertuje i povezuje na mrežu.

Dvostepeni{0}}mikroinvertori se dalje dijele na dva tipa: izvor napona i izvor struje. Vrsta izvora napona kontrolira izlazni napon na strani naizmjenične struje. Izlaz prethodnog DC/DC stepena je stabilan DC napon. Sa ovim tipom mikroinvertera, kasniji DC/AC stepen radi na visokoj frekvenciji. Primarna kontrolna varijabla mikroinvertera tipa izvora struje je struja. Njegov izlaz na istosmjernoj strani više nije stabilan istosmjerni val, već radije "pareni bun val" sa komponentom naizmjenične struje, kao što je prikazano na slici 4. Naredni krug za konverziju polariteta frekvencije snage odvaja ovaj ispareni val punjača na pozitivne i negativne izlaze, formirajući mrežu-povezan sinusni val. U poređenju sa mikroinverterima naponskog{9}}tipa, ovaj tip mikroinvertera sa izvorom struje nudi niži napon napona uređaja i jednostavniju strukturu i kontrolu, što ga čini široko korištenim u trenutnim glavnim modelima mikroinvertera.

Mikroinvertori izvora napona{0}}i izvora struje{1}}imaju DC/AC kolo, ali tip izvora struje- zahtijeva strujni{3}}frekventni krug, dok naponski{4}}tip izvora zahtijeva visoko-prekidanje. Kolo za rasklapanje ima jednostavnu strukturu, sa MOSFET-om koji radi na frekvenciji snage, a primarni gubici su gubici provodljivosti. 600V-950V CoolMOS™ P7, pa čak i 1200V IGBT su pogodni za ovu primjenu. Puni{13}}mostni krug je tipičan invertor-izvora napona, s jednom nogom koja radi na frekvenciji napajanja, a druga se prebacuje na visokoj frekvenciji kako bi se smanjili harmonici izlaznog napona. Optimalni dizajn naravno uključuje odabir različitih MOSFET-ova za dvije noge na osnovu radnih uslova, ali je dostupan i raspon od 600V-950V CoolMOS™ P7. Kao što se može vidjeti iz topologije, sklop za rasklapanje ima ograničene mogućnosti kompenzacije jalove snage zbog karakteristika uređaja. Invertersko kolo s punim mostom može raditi dvosmjerno, pružajući dovoljno mogućnosti kompenzacije jalove snage, ali zahtijeva dodatni LCL filter.