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    太陽能逆變器MPPT如何影響光伏系統?

    發布時間:2020-02-14 來源:斯奈迪 編輯:admin 閱讀數:

    在光伏系統中,太陽能逆變器的成本不到5%,但這是發電效率的決定性因素之一。當配件等附件完全一致時,如果選擇不同的逆變器,則系統的總發電量相差5%至10%。這種差異主要是由逆變器引起的。MPPT效率是決定光伏太陽能逆變器發電能力的關鍵因素,其重要性甚至超過了光伏逆變器本身的效率。MPPT控制器效率等于硬件效率乘以軟件效率。硬件效率主要取決于采樣電路的精度,MPPT控制器電壓范圍和MPPT控制器路徑數量。

    最大功率點跟蹤(簡稱MPPT)是光伏發電系統的一項核心技術。就是說要根據不同的環境溫度和光強度來調節光伏陣列的輸出功率,以使光伏陣列始終可以輸出最大功率。

    SNADI太陽能逆變器含MPPT控制器集成的一體機
    SNADI太陽能MPPT逆變器

    MPPT控制器采樣電路的精度

    實現MPPT控制器的方法有很多種。但是,無論使用哪種方法,都首先需要測量組件的功率變化,然后對變化做出反應。在此過程中,最關鍵的組件是電流傳感器。其測量精度和線性誤差將直接決定硬件效率。電流傳感器主要有兩種:閉環和開環類型。開環電流傳感器一般為電壓型,體積小,重量輕,無塞損耗,成本低,線性精度達99%。其總測量誤差約為1%。對于閉環電流傳感器,其頻帶范圍廣,精度高,響應時間快,抗干擾能力強。其線性精度約為99。

    當天氣條件劇烈變化時,閉環傳感器具有優勢。

    太陽能逆變器 MPPT控制器的閉環傳感器參數

     MPPT控制器閉環電流傳感器

    太陽能逆變器 MPPT控制器開環傳感器

    MPPT控制器開環電流傳感器

    MPPT電壓范圍

    逆變器的工作電壓范圍與逆變器的電氣拓撲結構和逆變器的輸出電壓有關。串式逆變器和分布式逆變器采用兩級電氣拓撲結構。MPPT工作電壓范圍為250-850V。集中式逆變器采用單級結構,輸出電壓有270V,315V,400V等規格。輸入MPPT的電壓范圍為450-850V,500-850V,570-850V等,并且在單級結構中有一個串式逆變器,它只有一個DC-AC逆變器。其輸出電壓為400V,MPPT輸入電壓范圍為570-850V。從應用的角度來看,每個逆變器都有其自身的優缺點。

    1. 從逆變器的角度來看,對于具有較高輸出電壓的逆變器,如果功率等級相同,則較低的電流傾向于具有較高的效率。與兩級結構相比,單級結構更簡單,可靠性更高,成本更低,成本更低。
    2. 從系統的角度來看,如果逆變器的MPPT電壓范圍更大,則可以更早啟動,然后停止,并且發電時間更長。
    3. 根據電壓源串聯原理,系統輸出電壓相加,電流不變。光伏組件串聯后,輸出電流由最小面板數決定。由于部件原料,加工工藝,陰影,粉塵等的影響,如果降低一個部件的功率,則該系列部件的功率將降低。因此,應減少串聯連接的組件數量,而應增加并聯連接的組件數量,以減輕組件一致性帶來的影響。

    MPPT控制器循環

    目前,串式逆變器具有1-5個MPPT回路,而工頻集中式逆變器也具有1-3個MPPT回路。分布式逆變器集成了匯流箱和MPPT Boost。有多個MPPT,還有一個高頻模塊化集中式逆變器。每個模塊都有一個MPPT。該解決方案由艾默生(Emerson)于2010年推出。但是,由于當時的技術不成熟,因此市場反應不太理想。

    從解決失配問題的角度來看,MPPT越大,越有利。從穩定性和效率的角度來看,最好減少MPPT的數量,因為增加MPPT的數量往往會導致更高的系統成本,更差的穩定性和更多的損耗。因此,有必要結合實際的地形需求選擇合適的解決方案。從理論上講,組件的不一致性應超過0.5%,然后才有一些運算值。

    1. 功能損失:MPPT控制器算法很多,例如干擾觀察法,電導率增量法,電導率增量法等。無論使用哪種算法,都通過不斷改變直流電壓來判斷日照強度,因此無法避免誤差。例如,當電壓實際上處于最佳工作點時,  太陽能逆變器仍將嘗試更改電壓以確定其是否為最佳工作點。如果MPPT環路增加,則會有更多損失。
    2. 測量損耗:MPPT控制器工作時,逆變器必須測量電流和電壓。一般來說,電流越大,抗干擾能力就越大,誤差也就越小。2回路MPPT的電流是4回路MPPT的2倍,并且誤差大大降低。例如,某公司的50kW太陽能逆變器  使用電流為20A,誤差為1%的開環直流電流傳感器HLSR20-P。當輸入電流小于0.5A時,通常會發生錯誤。當輸入電流小于0.2A時,基本上不能工作。
    3. 電路損耗:MPPT控制器主電路具有一個電感器和一個開關晶體管,它們在工作期間也會產生損耗。一般而言,較高的電流傾向于實現較低的電感值和較小的損耗。

    下圖顯示了在兩個不同地方不同MPPT逆變器的實際發電量。從圖中可以看出,在沒有遮擋的平坦區域,兩個逆變器的發電量相似。在山區或有一般避光條件的屋頂上,兩級多通道MPPT的逆變器具有很高的發電能力。

    太陽能逆變器,雙MPPT控制器在不同地區的發電轉換時間圖

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