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太阳能逆变器对光伏系统的影响

栏目:电源知识 发布时间:2022-06-23
太阳能逆变器对光伏系统的影响
  最大功率点跟踪(MPPT)是光伏发电系统的核心技术。是指根据不同的环境温度和光照强度,调整光伏阵列的输出功率,使光伏阵列始终输出最大功率。

  在光伏系统中,太阳能逆变器的成本不到5%,但却是发电效率的决定性因素之一。在组件等附件完全一致的情况下,如果选用不同的逆变器,系统的总发电量会有5%到10%的差异。这种差异主要是由逆变器引起的。MPPT效率是决定光伏逆变器发电能力的关键因素,其重要性甚至超过了光伏逆变器本身的效率。MPPT效率等于硬件效率乘以软件效率。硬件效率主要取决于采样电路的精度、MPPT电压范围和MPPT路径的数量。

  太阳能逆变器对光伏系统的影响

  最大功率点跟踪(MPPT)是光伏发电系统的核心技术。是指根据不同的环境温度和光照强度,调整光伏阵列的输出功率,使光伏阵列始终输出最大功率。

  MPPT采样电路的精度

  实现 MPPT 的方法有很多种。但是,无论采用哪种方法,都需要先测量元件功率的变化,然后再对变化做出反应。这个过程中最关键的组件是电流传感器。其测量精度和线性误差将直接决定硬件效率。电流传感器主要有两种:闭环型和开环型。开环电流传感器一般为电压型,体积小,重量轻,无插头损耗,成本低,线性精度可达99%。其总测量误差约为1%。闭环电流传感器频带范围广,精度高,响应时间快,抗干扰能力强。其线性精度约为 99。

  当天气条件发生剧烈变化时,闭环传感器具有优势。

  闭环电流传感器

  开环电流传感器

  MPPT电压范围

  功率逆变器的工作电压范围与 逆变器的电气拓扑结构和逆变器的输出电压有关。组串式逆变器和分布式逆变器采用两级电气拓扑结构。MPPT工作电压范围为250-850V。集中式逆变器采用单级结构,其输出电压有270V、315V、400V等规格。输入MPPT有450-850V、500-850V、570-850V等电压范围,单级结构有组串式逆变器,只有一个DC-AC逆变器。其输出电压为400V,MPPT输入电压范围为570-850V。从应用的角度来看,每种逆变器都有自己的优缺点。



  从逆变器的角度来看,对于输出电压较高的逆变器,如果功率等级相同,电流越小效率越高。与两级结构相比,单级结构结构更简单,可靠性更高,成本更低,成本更低。

  从系统的角度来看,如果逆变器的MPPT电压范围较宽,则可以早起晚停,发电时间更长。

  根据电压源串联原理,系统输出电压相加,电流不变。光伏组件串联后,输出电流由最小面板数决定。由于组件原材料、加工工艺、阴影、灰尘等的影响,如果降低一个组件的功率,则该系列组件的功率也会降低。因此,应尽量减少串联元件的数量,增加并联元件的数量,以减少元件一致性带来的影响。

  MPPT 循环

  目前,组串式逆变器有1-5个MPPT回路,工频集中式逆变器也有1-3个MPPT回路。分布式逆变器集成了汇流箱和MPPT升压。有多个MPPT,还有一个高频模块化集中逆变器。每个模块都有一个 MPPT。这个解决方案是艾默生在2010年推出的,但是可能因为当时技术还不成熟,市场反应不太理想。

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  从解决失配问题的角度来看,MPPT越多越有利。从稳定性和效率的角度来看,MPPT 数量越少越好,因为 MPPT 数量的增加往往会导致系统成本更高、稳定性更差、损耗更大。因此,需要结合实际的地形需求选择合适的方案。理论上,元件的不一致性应该超过0.5%,那么就有了一些操作值。

  功能损失:MPPT算法有很多,如干扰观测法、增量电导法、电导增量法等。无论采用哪种算法,日照强度都是通过不断变化的直流电压来判断的,因此无法避免误差。例如,当电压实际处于最佳工作点时, 逆变器仍会尝试改变电压来判断是否为最佳工作点。如果 MPPT 环路增加,损失会更大。

  测量损耗:当MPPT工作时,逆变器必须测量电流和电压。一般来说,电流越大,抗干扰能力越大,误差越小。2回路MPPT的电流是4回路MPPT的2倍,误差大大降低。例如某公司50kW太阳能逆变器 采用开环直流电流传感器HLSR20-P,电流为20A,误差为1%。当输入电流小于 0.5A 时,经常会出现错误。当输入电流小于0.2A时,基本无法工作。

  电路损耗:MPPT主电路有一个电感和一个开关晶体管,在工作过程中也会产生损耗。一般来说,电流越大,电感值越低,损耗越小。

  下图是两个不同地方不同MPPT逆变器的实际发电量。从图中可以看出,在没有遮挡的平坦区域,两台逆变器的发电量是差不多的。在山区或一般遮光条件下的屋顶上,两级多路MPPT逆变器具有较高的发电能力。

  概括

  逆变器MPPT技术的多样性给电站设计带来了极大的便利。结合实际科学设计,针对不同地形、不同光照条件,选择不同的逆变器,降低电站成本,提高经济效益。山地电站和屋顶电站存在不一致、偏遮挡的现象,不同的山地有不同的遮挡特性,导致组件不匹配问题。建议选择多路MPPT、宽电压范围的两级逆变器,可以延长早晚发电时间。在没有遮蔽物和良好照明条件的平坦区域。

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