Secara singkat, proses kerja inverter PV dapat dibagi menjadi tiga tahap inti:pengumpulan dan optimalisasi daya, DC-Konversi AC, Danadaptasi jaringan-terhubung/di luar-jaringan. Berikut ini adalah rincian rincian dari sudut pandang prinsip dasar, modul inti, dan teknologi utama:
I. Tujuan Kerja Inti
Karakteristik keluaran modul PV sangat rentan terhadap pencahayaan dan suhu, sehingga menimbulkan hubungan nonlinier antara tegangan keluaran dan arus. Selain itu, daya DC yang dihasilkan secara langsung tidak dapat dihubungkan langsung ke jaringan listrik atau menggerakkan beban AC konvensional. Oleh karena itu, inverter perlu mencapai dua tujuan inti:
Maksimalkan keluaran daya: Melacak titik keluaran daya maksimum modul PV secara real time melalui teknologi MPPT untuk meningkatkan efisiensi pembangkitan listrik sebanyak mungkin.
Bentuk gelombang dan sinkronisasi: Mengonversi daya DC menjadi daya AC sinusoidal yang memenuhi standar jaringan (dengan voltase, frekuensi, dan fase yang konsisten dengan jaringan listrik) untuk memastikan keselamatan-yang terhubung ke jaringan atau pengoperasian beban di luar-jaringan yang stabil.
II. Proses Kerja Dasar Inverter Fotovoltaik
Mengambil yang paling umumgrid-inverter PV yang terhubungsebagai contoh, keseluruhan proses kerja dapat dibagi menjadi empat langkah:
Langkah 1: Input dan Pemfilteran DC (Pemrosesan sisi DC-)
Output daya DC oleh modul PV yang terhubung seri/paralel-tidak sepenuhnya stabil, dengan riak tegangan dan fluktuasi arus yang disebabkan oleh perubahan pencahayaan dan perbedaan karakteristik modul.
Inverter pertama-tama dihubungkan ke daya DC melalui asekering DC(untuk proteksi arus lebih) dan aArester surja DC(untuk perlindungan lonjakan arus).
Kemudian, rangkaian filter terdiri dariKapasitor/induktor filter DCdigunakan untuk menghaluskan fluktuasi tegangan DC, memberikan input DC yang stabil untuk tahap konversi berikutnya.
Langkah 2: Pelacakan Titik Daya Maksimum (MPPT)
Ini adalah tautan utama bagi inverter untuk meningkatkan efisiensi pembangkitan listrik. Prinsip intinya adalah mendeteksi tegangan dan arus keluaran modul PV secara real time melaluialgoritma kontrol, menghitung daya keluaran saat ini, dan secara dinamis menyesuaikan tegangan masukan DC inverter untuk menjaga modul PV tetap beroperasi pada titik keluaran daya maksimum setiap saat.
Algoritma MPPT umum: Perturbasi dan Pengamatan (P&O), Konduktansi Tambahan (INC). Diantaranya, metode konduktansi tambahan memiliki presisi lebih tinggi dan cocok untuk skenario dengan perubahan pencahayaan yang cepat.
Metode implementasi: Menyesuaikan tegangan DC melalui aDC-Konverter DC(seperti sirkuit peningkatan-Boost). Ketika tegangan keluaran modul PV rendah, rangkaian Boost meningkatkannya ke tegangan bus DC yang sesuai untuk inversi (misalnya, bus DC 380V yang sesuai dengan keluaran AC 380V).
Langkah 3: Konversi DC-AC (Tahap Inversi Inti)
Ini adalah fungsi inti inverter, yang pada dasarnya mengubah daya DC stabil menjadi daya AC serupa dengan gelombang sinus melalui operasi-frekuensi tinggi-matiperangkat switching elektronik daya. Menurut struktur topologi yang berbeda, ini terutama dibagi menjadiinverter-fase tunggal(untuk aplikasi sipil berdaya rendah-) daninverter tiga-fase(untuk aplikasi berdaya tinggi-industri dan komersial), dengan prinsip inti yang konsisten:
Berpindah perangkat: Transistor Bipolar Gerbang Terisolasi (IGBT) atau Transistor Efek-Oksida-Medan Semikonduktor-Logam (MOSFET) diadopsi, yang merupakan "saklar elektronik" untuk konversi daya dan dapat menyelesaikan kontrol hidup-mati dalam waktu mikrodetik.
Topologi jembatan inverter: Yang paling umum digunakan adalahsirkuit inverter-jembatan penuh(dengan 4 perangkat peralihan untuk-fase tunggal dan 6 untuk tiga-fase). Mengambil rangkaian jembatan-fasa penuh-tunggal sebagai contoh:
Output pengontrolSinyal Modulasi Lebar Pulsa (PWM).untuk mengontrol urutan on{0}}off dan siklus kerja 4 IGBT.
Dengan mengatur lebar pulsa, keluaran "kereta pulsa gelombang persegi" oleh perangkat switching disaring untuk membentuk daya AC yang mendekati gelombang sinus.
penyaringan AC: Daya AC setelah inversi mengandung-harmonik frekuensi tinggi, yang perlu disaring olehRangkaian filter LCterdiri dari induktor filter AC dan kapasitor untuk mendapatkan daya AC sinusoidal murni.
Langkah 4: Adaptasi dan Perlindungan-terhubung/Di Luar-jaringan (Pemrosesan sisi AC-)
1. Inverter yang terhubung ke jaringan: Sinkronisasi dan Koneksi Jaringan
Jika inverter digunakan untuk pembangkit listrik-yang terhubung ke jaringan, maka perlu dipastikan bahwa daya AC keluarannya adalahpada frekuensi, fasa, dan tegangan yang samasebagai jaringan listrik:
Deteksi-waktu nyata frekuensi tegangan dan fasa jaringan listrik yang dilaluiTeknologi Fase-Loop Terkunci (PLL)., sesuaikan fase dan frekuensi keluaran daya AC oleh inverter, dan capai sinkronisasi yang tepat dengan jaringan listrik.
Hubungkan ke jaringan listrik melaluikontaktor AC, dan memastikan keamanan-terhubung ke jaringan listrikperlindungan pulau, perlindungan tegangan lebih/kekurangan, perlindungan arus lebih, perlindungan frekuensi, dll. (misalnya, ketika jaringan listrik mati, inverter harus segera berhenti bekerja untuk mencegah "efek pulau" yang membahayakan personel pemeliharaan).
2. Inverter di luar jaringan: Catu Daya Langsung
Jika inverter digunakan dalam sistem off-jaringan (misalnya, pasokan listrik fotovoltaik di daerah terpencil), daya AC sinusoidal yang disaring akan disuplai langsung ke beban (misalnya, peralatan rumah tangga, peralatan industri). Sementara itu, dapat dikombinasikan dengan baterai penyimpan energi untuk mencapai pengaturan tegangan yang stabil.
AKU AKU AKU. Jenis Utama Inverter Fotovoltaik dan Perbedaan Topologi
Berbagai jenis inverter memiliki sedikit perbedaan dalam topologi tahap inversi dan cocok untuk skenario yang berbeda:
Inverter pusat(daya-tinggi, untuk keperluan industri/komersial dan pembangkit listrik fotovoltaik):
Mengambiltrafo frekuensi daya/trafo-frekuensi tinggitopologi. Beberapa tipe tanpa transformator (tidak-terisolasi) mencapai isolasi melalui kapasitor, dengan daya mencapai beberapa megawatt. Mereka dicirikan oleh integrasi tinggi serta pengoperasian dan pemeliharaan yang mudah.
Inverter string(daya menengah dan kecil, untuk keperluan rumah tangga dan sistem fotovoltaik terdistribusi):
Setiap string PV dilengkapi dengan pengontrol MPPT independen, dan tahap inversi mengadopsi topologi-jembatan penuh. Ia dapat melacak titik daya maksimum setiap senar secara independen, beradaptasi dengan perbedaan pencahayaan di antara senar yang berbeda (misalnya, bayangan).
Mikroinverter(daya-rendah, untuk sistem fotovoltaik rumah tangga):
Dipasang langsung di bagian belakang modul PV, dengan satu mikroinverter yang sesuai dengan satu modul, mewujudkan "inversi-tingkat modul". Ia memiliki presisi MPPT tertinggi dan cocok untuk lingkungan pencahayaan yang kompleks.
IV. Indikator Teknis Utama dan Dampak Kinerja
Efisiensi inversi: Inverter berkualitas-tinggi dapat mencapai efisiensi maksimum lebih dari 98% (efisiensi Eropa), yang terutama bergantung pada hilangnya konduksi perangkat peralihan dan ketepatan pelacakan MPPT.
Distorsi Harmonik Total (THD): Grid-Inverter yang terhubung ke jaringan memerlukan THD Kurang dari atau sama dengan 5%. Semakin rendah THD, semakin murni gelombang sinus keluarannya dan semakin kecil interferensi pada jaringan listrik.
efisiensi MPPT: Umumnya diperlukan lebih besar dari atau sama dengan 99%, yang secara langsung mempengaruhi keseluruhan pembangkit listrik sistem fotovoltaik.
Ringkasan
Inti dari inverter PV adalahmewujudkan konversi bentuk daya melalui-modulasi frekuensi tinggi dengan perangkat peralihan elektronik daya sebagai intinya, sekaligus mencapai optimalisasi daya dan adaptasi jaringan melalui algoritma kontrol. Inti dari prinsip kerjanya terletak pada:mewujudkan optimalisasi daya melalui konverter DC-DC, mencapai konversi DC-AC melalui jembatan inverter termodulasi PWM, dan memastikan sambungan jaringan yang aman melalui loop terkunci fase-dan sirkuit perlindungan. Proses ini tidak hanya memanfaatkan karakteristik peralihan cepat dari teknologi elektronika daya namun juga menggabungkan regulasi teori kontrol yang tepat, yang berfungsi sebagai penghubung utama bagi pemanfaatan daya secara efektif dalam sistem pembangkit listrik fotovoltaik.
