Трехфазный микроинвертор - Three-phase micro-inverter

Трехфазное microinverter представляет собой тип солнечного microinverter специально конструировать для подачи электрической энергии трехфазного . В обычных конструкциях микроинверторов, которые работают с однофазным питанием, энергия от панели должна сохраняться в течение периода, когда напряжение проходит через ноль, что происходит дважды за цикл (при 50 или 60 Гц ). В трехфазной системе на протяжении всего цикла один из трех проводов имеет положительное (или отрицательное) напряжение. , поэтому потребность в хранении может быть значительно уменьшена путем передачи вывода панели на разные провода во время каждого цикла. Уменьшение накопления энергии значительно снижает стоимость и сложность оборудования преобразователя, а также потенциально увеличивает его ожидаемый срок службы.

Концепция

Задний план

Обычная мощность переменного тока представляет собой синусоидальную диаграмму напряжения, которая повторяется в течение определенного периода. Это означает, что в течение одного цикла напряжение два раза проходит через ноль. В европейских системах напряжение на вилке составляет максимум 230 В и циклически повторяется 50 раз в секунду, что означает, что 100 раз в секунду напряжение равно нулю, а в североамериканских производных системах - 120 В, 60 Гц или 120 нулевых напряжений. Второй.

Недорогие инверторы могут преобразовывать постоянный ток в переменный, просто включая и выключая постоянный ток 120 раз в секунду, инвертируя напряжение через каждый второй цикл. В результате получается прямоугольный сигнал, который достаточно близок к мощности переменного тока для многих устройств. Однако такое решение бесполезно в случае солнечной энергии, когда цель состоит в том, чтобы преобразовать как можно большую часть солнечной энергии в переменный ток. Если использовать эти недорогие типы инверторов, вся мощность, генерируемая в то время, когда сторона постоянного тока отключена, просто теряется, и это составляет значительную часть каждого цикла.

Чтобы решить эту проблему, солнечные инверторы используют некоторую форму накопления энергии для буферизации мощности панели во время этих периодов перехода через ноль. Когда напряжение переменного тока превышает напряжение в накопителе, оно сбрасывается на выход вместе с любой энергией, вырабатываемой панелью в этот момент. Таким образом, энергия, производимая панелью в течение всего цикла, в конечном итоге отправляется на выход.

Проблема с этим подходом заключается в том, что объем накопленной энергии, необходимый при подключении к типичной современной солнечной панели, может быть экономически обеспечен только за счет использования электролитических конденсаторов . Они относительно недороги, но имеют хорошо известные режимы деградации, что означает ожидаемый срок их службы порядка десяти лет. Это привело к большой дискуссии в отрасли по поводу того, являются ли микроинверторы хорошей идеей, потому что, когда эти конденсаторы начинают выходить из строя в конце своего ожидаемого срока службы, их замена потребует снятия панелей, часто на крыше.

Трехфазный

Переменный ток (зеленый) постоянно проходит через нулевое напряжение, в течение которого энергия от панели должна сохраняться или теряться. Трехфазное питание (синий) остается положительным в течение всего цикла и поэтому требует небольшого накопления или не требует его вообще.

По сравнению с обычным двухпроводным бытовым током, для тока на стороне подачи электросети используются три провода и три фазы. В любой момент сумма этих трех всегда положительна (или отрицательна). Таким образом, в то время как любой провод в трехфазной системе подвергается событиям перехода через нуль точно так же, как бытовой ток, система в целом этого не делает, она просто колеблется между максимальным и немного более низким значением.

Микроинвертор, разработанный специально для трехфазного питания, может устранить большую часть необходимой памяти, просто выбрав, какой провод наиболее близок к его собственному рабочему напряжению в любой данный момент. Простая система могла бы просто выбрать провод, который ближе всего к максимальному напряжению, переключаясь на следующую линию, когда оно начинает приближаться к максимуму. В этом случае системе нужно только сохранить количество энергии от пика до минимума цикла в целом, которое намного меньше как по разнице напряжений, так и по времени.

Это можно еще больше улучшить, выбрав провод, который ближе всего к его собственному напряжению постоянного тока в любой данный момент, вместо переключения с одного на другой исключительно по таймеру. В любой момент два из трех проводов будут иметь положительное (или отрицательное) напряжение, и использование одного, более близкого к стороне постоянного тока, приведет к небольшому повышению эффективности оборудования преобразования.

Снижение или полное устранение требований к хранению энергии упрощает устройство и устраняет один компонент, который, как ожидается, определяет его срок службы. Вместо десятилетия можно было бы построить трехфазный микроинвертор, рассчитанный на срок службы панели. Такое устройство также было бы менее дорогим и менее сложным, хотя за счет того, что каждый инвертор требовал подключения ко всем трем линиям, что, возможно, приводит к увеличению количества проводов.

Недостатки

Основным недостатком концепции трехфазного инвертора является то, что это единственные объекты с трехфазным питанием, которые могут использовать преимущества этих систем. Трехфазные системы легко доступны на объектах коммунального и коммерческого назначения, и именно на эти рынки были нацелены системы. Однако основные преимущества концепции микроинвертора связаны с проблемами затенения и ориентации панелей, и в случае больших систем они легко решаются простым перемещением панелей, преимущества трехфазного микроинвертора очень ограничены по сравнению с жилой корпус с ограниченным пространством для работы.

По состоянию на 2014 год наблюдатели считали, что трехфазные микросхемы еще не достигли той ценовой отметки, при которой их преимущества представлялись оправданными. Кроме того, ожидается, что стоимость проводки для трехфазных микроинверторов будет выше.

Объединение фаз

Важно сравнить собственный трехфазный инвертор с тремя однофазными микроинверторами, подключенными к трехфазному выходу. Последний является относительно распространенной особенностью большинства конструкций инверторов, позволяя вам соединять три идентичных инвертора вместе, каждый через пару проводов в трехфазной цепи. В результате получается трехфазное питание, но каждый инвертор в системе выдает одну фазу. В решениях такого типа не используются преимущества уменьшения потребности в хранении энергии, описанной выше.

Languages

In other projects