太陽光発電インバータの主な種類と動作原理

太陽光発電インバーターは、主に集中型、ストリング型、分散型、およびマイクロ インバーターの 4 つのカテゴリに分類できます。 集中型インバーターシステムは総電力が大きく、主に照明条件の良い地上太陽光発電所などの大規模プロジェクトで使用されます。 分散型インバーターは、ストリング インバーターとマイクロ インバーターに分けることができます。これらは通常、中小規模の産業用、商業用、および家庭用の太陽光発電システムで使用され、ストリング タイプが主な分散型インバーターの製品タイプです。 分散型インバータは、集中型とストリング型の両方の機能を備えており、マウンテン フロントランナーなどのプロジェクトで広く使用されています。 マイクロインバーターは、各太陽電池モジュールの最大電力ピーク値を個別に追跡し、反転後に AC グリッドにマージします。 マイクロインバータの単体容量は一般的に1kW以下です。

集中アクセス太陽光発電グループストリングの数は多く、単一の容量は通常500KWを超えます。 集中型インバーターは、市場で一般的な種類の太陽光発電インバーターです。 その動作原理は、複数の太陽光発電モジュールによって生成された DC 電流を結合し、最大電力ピーク (MPPT) を追跡することです。次に、集中型インバーターが直流交流を変換して電圧を昇圧し、グリッド発電を実現します。 単一の MPPT には、2-12 個の太陽電池グループが装備されています。 各 MPPT の出力は 125-1000 kW に達することができ、各 MPPT の容量は通常 500KW を超え、高出力と大容量という利点があります。

集中型インバーターは、使用回数を減らし、システムのコストと損失を削減し、集中管理を容易にします。 集中型インバーターの大容量の利点により、同じ規模の太陽光発電所に集中型インバーターを使用すると、使用するインバーターの数を大幅に削減し、システム全体の回路損失を削減し、集中的な設置と管理を容易にすることができます。 同時に、集中型インバーター自体は、高度な統合、シンプルな制御、比較的成熟した技術、および低単価を備えています。 この 2 つの要素を組み合わせることで、発電所システムの設備コストを大幅に削減できます。

集中型インバーターを適用すると、高調波を効果的に低減し、システム全体の発電品質を向上させることができます。 非正弦波電荷のフーリエ分解を実行すると、基本周波数よりも大きな電荷の一部、つまり高調波が得られます。その周波数は通常、基本周波数の整数倍です。 高調波は、電力網の短絡インピーダンスで高調波電圧降下を生成し、それによって電圧波形に影響を与えます。 システム内で局所的な直並列共振が発生しやすく、機器の損傷につながります。 使用される集中型インバーターの数が少ないため、直列と並列の数を減らすことができ、高調波成分を効果的に減らすことができるため、発電における基本波の割合が確保され、全体的な発電品質が向上します。\

複数の DC 入力セットに接続すると、集中型の MPPT 電圧範囲が狭くなり、全体的な発電性能に影響します。 集中型インバーターの 1 つの MPPT に接続されている PV ストリングの数が多く、PV ストリングの各グループを正確に制御することは不可能であるため、各ストリングが最適な動作点にあることを保証できず、システム全体のコストが削減されます。 . 発電効率。 集中型 MPPT の電圧範囲は、一般に 500-850 V の範囲です。 MPPT 電圧範囲が狭いため、集中型インバーターの調整機能は貧弱です。 くもり雨などの照明条件が不十分な場合、システムの電圧がインバータ MPPT の最小電圧よりも低くなり、正常な発電ができなくなり、発電時間に影響します。 同時に、複数セットの DC 入力にアクセスするという特性により、太陽光発電システムはコンポーネント間の優れた適応性能を必要とします。 コンポーネントの 1 つが故障すると、システム全体の発電と発電効率に影響します。

集中型インバータはサイズが大きく、専用の計算機室に設置する必要があり、設置の難易度が高くなります。 単体の容量が大きいため、集中型インバータは体積・重量が大きく、屋外に専用の機器室を設けて設置する必要があります。 専用のコンピューター室は広い面積を占めるため、システムの全体的な土地コストが増加する一方で、設置の難易度が高くなります。 また、機器室は気密性が高いため、インバータを機器室内に設置すると機器室内の換気が悪く、熱トラブルの原因となります。

ストリング インバーターは、分散型 MPPT 最適化を実現できるモジュラー設計を採用しています。 ストリング太陽光発電インバーターを使用する発電所システムは、通常、モジュールによって生成された DC 電流を最初にインバーターを介して変換し、合流、ステップアップ変換、および AC 配電の後に AC グリッドに結合します。 集中型インバーターと比較して、ストリング インバーターはモジュラー設計を採用し、複数の MPPT を備えています。 各 MPPT に接続されている PV モジュールの数は少なく、通常 1-4 グループで、分散型 MPPT を実現できます。 最高のものを探してください。 アクセス端末が少ないため、1 つのコンポーネントが故障した場合、そのコンポーネントに対応するモジュールの発電にのみ影響し、太陽光発電システム全体の発電効率が単一のコンポーネントによって影響を受けないようにし、問題を解決します。集中 型 太陽光 発電 所 の ミスマッチ 問題 .

ストリング MPPT は電圧範囲が広く、システムの発電時間と発電量を改善できます。 ストリング インバーターの MPPT 電圧範囲は広く、通常は 200V-1000V で、調整機能は良好です。 発電に必要な光量が不足したり悪天候の場合、太陽電池モジュール全体の電圧が低くなります。 MPPT 電圧範囲が広いため、低入力電圧をカバーできるため、システムの発電時間が確保され、全体的な発電量が向上します。

複数のインバータを並列に接続すると、ワイヤ損失が増加し、共振の問題が発生しやすくなります。 集中型インバーターと比較して、ストリング インバーターの個々の容量は小さく、通常は 100KW 以下です。 同じ規模の太陽光発電所の場合、ストリングインバータを選択すると、インバータの数が増加します。 複数のストリング インバータが並列に接続され、使用するインバータの数が増えるとワイヤ ロスが増加します。 同時に、複数のインバータを並列に接続すると、全高調波が増加し、抑制が難しくなり、共振の問題がより深刻になり、電気機器の故障や焼損を引き起こしやすくなります。

分散型インバータは、集中型とストリング型の利点を併せ持つ新しいタイプのインバータです。 分散型インバーターは比較的新しいタイプの太陽光発電インバーターであり、集中型インバーターとストリング インバーターの特性を備えています。 分散型インバーターは、集中型インバーターおよび分散型最適化として理解できます。 最初に、最大電力ピーク トラッキング (MPPT) が複数のストリング インバーターを介して個別に実行され、次に集中型インバーターが合流後に AC 電力グリッドに変換されます。 集中型インバーターと比較して、分散型インバーターには、優れた独立性能、高発電、およびシステム全体の安定性という利点があります。 ストリング インバーターと比較して、分散型インバーターは分散最適化を使用します。 後者の集中型合流インバーターは、システムの設備費を大幅に削減します。 現在、主に中国のいくつかの主要な実証基地プロジェクトで使用されています。 分散型インバーターソリューションの開発が遅れているため、プロジェクトの経験は十分ではなく、大規模なアプリケーションはまだ形成されていません。 同時に、集中型インバータ方式のため、このソリューションでは専用のコンピュータ ルームを使用して集中型インバータから熱を放散する必要があり、システムが占有する使用可能な領域が増加します。

マイクロインバーターは各コンポーネントのMPPT制御が可能で、発電効率と発電量が高い。 他のインバーターとは異なり、マイクロインバーターは各太陽電池モジュールと統合されており、単一のモジュールで最大電力ピーク トラッキング (MPPT) 制御を実行できるため、システム全体の発電効率と発電量が大幅に向上します。 同時に、マイクロインバーターは小型で軽量という特徴があり、追加の保管スペースを必要としないため、設置の利便性が大幅に向上します。 主に家庭などの中小規模の発電所プロジェクトに適しています。 同じ規模の発電所の場合、マイクロインバーターを使用するとより多くの機器が必要になり、システムの全体的なコストは、集中型またはストリング インバーター ソリューションを使用するシステムよりも大幅に高くなります。