Třífázový mikro invertor - Three-phase micro-inverter

A třífázový mikroinvertor je typ solární mikroinvertor konkrétně design dodávat třífázová elektrická energie. V konvenčních konstrukcích mikroinvertorů, které pracují s jednofázovým napájením, musí být energie z panelu uložena během období, kdy napětí prochází nulou, což dělá dvakrát za cyklus (při 50 nebo 60 Hz ). Ve třífázovém systému má jeden ze tří vodičů po celý cyklus kladný (nebo záporný) Napětí, takže potřebu skladování lze výrazně snížit přenosem výstupu panelu na různé vodiče během každého cyklu. Snížení skladování energie významně snižuje cenu a složitost hardwaru převaděče a potenciálně zvyšuje jeho očekávanou životnost.

Pojem

Pozadí

Konvenční střídavý proud síla je a sinusový napěťový vzor, ​​který se opakuje po definovanou dobu. To znamená, že během jediného cyklu prochází napětí dvakrát nulou. V evropských systémech má napětí na zástrčce maximálně 230 V a cykluje 50krát za sekundu, což znamená, že je 100krát za sekundu, kdy je napětí nulové, zatímco severoamerické odvozené systémy jsou 120 V 60 Hz nebo 120 nulových napětí vteřina.

Levný střídače může konvertovat DC napájení střídavým proudem pouhým zapnutím a vypnutím stejnosměrné strany napájení 120krát za sekundu a invertováním napětí každý druhý cyklus. Výsledkem je pravoúhlá vlna, která je dostatečně blízko napájecímu napětí pro mnoho zařízení. Tento druh řešení však není užitečný v případě solární energie, kde je cílem převést tolik energie z solární energie do AC, jak je to možné. Pokud někdo používá tyto levné typy střídačů, veškerý výkon generovaný během doby, kdy je vypnuta stejnosměrná strana, se jednoduše ztratí, což představuje významné množství každého cyklu.

Solární střídače k ​​tomu používají nějakou formu zásobárna energie k vyrovnání energie panelu během těchto období přechodu nuly. Když napětí střídavého proudu překročí napětí v úložišti, je vyhozeno na výstup spolu s veškerou energií vyvinutou panelem v daném okamžiku. Tímto způsobem je energie produkovaná panelem během celého cyklu nakonec odeslána na výstup.

Problém tohoto přístupu spočívá v tom, že množství energie potřebné pro připojení k typické moderní solární panel lze ekonomicky zajistit pouze pomocí elektrolytické kondenzátory. Jedná se o relativně levné, ale mají dobře známé režimy degradace, což znamená, že mají průměrnou délku života řádově deset let. To vedlo v průmyslu k velké debatě o tom, zda jsou mikroinvertory dobrý nápad, nebo ne, protože když tyto kondenzátory začnou na konci své očekávané životnosti selhat, jejich výměna bude vyžadovat odstranění panelů, často na střeše.

Třífázové

Střídavý proud (zelený) opakovaně prochází nulovým napětím, během kterého musí být energie z panelu uložena nebo ztracena. Třífázový výkon (modrý) zůstává kladný po celou dobu svého cyklu, a proto vyžaduje malé nebo žádné skladování.

Ve srovnání s běžným proudem v domácnosti na dvou vodičích, proudem na straně dodávky elektrická síť používá tři vodiče a fáze. V daném okamžiku je součet těchto tří vždy kladný (nebo záporný). Takže zatímco kterýkoli daný vodič v třífázovém systému prochází událostmi nulového přechodu přesně stejným způsobem jako proud v domácnosti, systém jako celek nikoli, jednoduše kolísá mezi maximální a mírně nižší hodnotou.

Mikroinvertor navržený speciálně pro třífázové napájení může eliminovat většinu požadovaného úložiště pouhým výběrem, který vodič je nejblíže svému vlastnímu operačnímu napětí v daném okamžiku. Jednoduchý systém by mohl jednoduše vybrat vodič, který je nejblíže maximálnímu napětí, přepne se na další řádek, když se začne blížit k maximu. V tomto případě musí systém ukládat pouze množství energie ze špičky na minimum cyklu jako celku, které je mnohem menší jak v rozdílu napětí, tak v čase.

To lze dále vylepšit výběrem vodiče, který je nejblíže jeho vlastnímu stejnosměrnému napětí v daném okamžiku, namísto přepínání z jednoho na druhý čistě pomocí časovače. V kterémkoli daném okamžiku budou mít dva ze tří vodičů kladné (nebo záporné) napětí a jejich použití blíže ke straně stejnosměrného proudu využije výhody mírného vylepšení účinnosti převáděcího hardwaru.

Snížení nebo úplná eliminace požadavků na skladování energie zjednodušuje zařízení a eliminuje jednu součást, u které se očekává, že definuje jeho životnost. Místo desetiletí by mohl být postaven třífázový mikroinvertor, který vydrží po celou dobu životnosti panelu. Takové zařízení by také bylo levnější a méně složité, i když za cenu, že by bylo nutné, aby se každý střídač připojoval ke všem třem linkám, což by případně vedlo k většímu zapojení.

Nevýhody

Hlavní nevýhodou konceptu třífázového invertoru je to, že jediné lokality s třífázovým napájením mohou tyto systémy využívat. Třífázový je snadno dostupný na nástroj - měřítko a komerční stránky, a právě na tyto trhy byly systémy zaměřeny. Hlavní výhody koncepce mikroinvertorů však zahrnují problémy se stínováním a orientací panelů a v případě velkých systémů je lze snadno vyřešit pouhým pohybem panelů, výhody třífázového mikroskopu jsou ve srovnání s obytný kufřík s omezeným prostorem pro práci.

Od roku 2014 se pozorovatelé domnívali, že se třífázovým mikroskopům dosud nepodařilo dosáhnout cenového bodu, kde se jejich výhody ukázaly jako užitečné.

Kombinování fází

Je důležité porovnat nativní třífázový střídač se třemi jednofázovými mikroinvertory připojenými k výstupu ve třech fázích. Ten je relativně běžnou vlastností většiny návrhů střídačů, což vám umožňuje připojit tři identické střídače dohromady, každý přes pár vodičů v třífázovém obvodu. Výsledkem je třífázový výkon, ale každý střídač v systému vydává jednu fázi. Tyto druhy řešení nevyužívají výhod výše zmíněné potřeby skladování energie.

Reference

• Li, Quan; P. Wolfs (2008). "Přehled topologií jednofázového fotovoltaického modulu integrovaného převodníku se třemi různými konfiguracemi stejnosměrného meziobvodu". Transakce IEEE na výkonové elektronice. 23 (3): 1320–1333. Bibcode:2008ITPE ... 23.1320L. doi:10.1109 / tpel.2008.920883. hdl:20.500.11937/5977.
• Chen, Lin; A. Amirahmadi; Q. Zhang; N. Kutkut; Batarseh (2014). „Návrh a implementace třífázového dvoustupňového integrovaného převodníku modulu připojeného k síti“. Transakce IEEE na výkonové elektronice. 29 (8): 3881–3892. Bibcode:2014ITPE ... 29.3881C. doi:10.1109 / tpel.2013.2294933.
• Amirahmadi, Ahmadreza; H. Hu; A. Grishina; Q. Zhang; L. Chen; U. Somani; Batarseh (2014). "Třífázový mikro invertor ZVS BCM s proudem". Transakce IEEE na výkonové elektronice. 29 (4): 2124–2134. doi:10.1109 / tpel.2013.2271302.
• Specifikace výrobce YC1000 (pro 4 moduly): https://cdn.enfsolar.com/Product/pdf/Inverter/56171889c9a30.pdf