インバーターの動作原理:
インバータ装置の中核はインバータスイッチ回路であり、略してインバータ回路と呼ばれます。 この回路は、パワーエレクトロニクス スイッチをオン/オフすることによってインバータ機能を完了します。
特徴：
(1) 高効率が要求される。
現在、太陽電池の価格が高いため、太陽電池を最大限に活用してシステムの効率を向上させるには、インバータの効率を向上させる必要があります。
(2) 高い信頼性が要求される。
現在、太陽光発電所システムは主に遠隔地で使用されており、多くの発電所は無人で保守されているため、インバータには合理的な回路構成と厳密な部品選択が求められ、またインバータには次のようなさまざまな保護機能が求められます。として: 入力 DC 極性逆保護、AC 出力短絡保護、過熱、過負荷保護など。
(3) 入力電圧の適応範囲を広くする必要がある。
太陽電池の端子電圧は負荷や太陽光の強さによって変化するためです。 特にバッテリーが劣化すると、端子電圧が大きく変動します。 たとえば、12V バッテリの場合、その端子電圧は 10V と 16V の間で変化する可能性があるため、インバータが広い DC 入力電圧範囲内で正常に動作する必要があります。
太陽光発電インバータの分類:
インバータを分類するには多くの方法があります。 たとえば、インバータが出力する交流電圧の相数に応じて、単相インバータと三相インバータに分けることができます。 トランジスタインバータ、サイリスタインバータ、ターンオフサイリスタインバータに分けられます。 インバータ回路の原理により、自励発振インバータ、階段波重畳インバータ、パルス幅変調インバータに分けることもできます。 系統接続システムまたはオフグリッドシステムの用途に応じて、系統接続インバータとオフグリッドインバータに分けることができます。 オプトエレクトロニクスのユーザーがインバータを選択しやすいように、ここでは、適用されるさまざまな場面に応じてインバータのみを分類します。
1. 集中インバータ
集中型インバータ技術では、複数の並列太陽光発電ストリングが同じ集中型インバータの DC 入力に接続されます。 一般に、高電力には三相 IGBT パワー モジュールが使用され、低電力には電界効果トランジスタが使用されます。 DSP は、生成される電力の品質を向上させるためにコントローラーを変換し、大規模太陽光発電所 (>10kW) のシステムで通常使用される正弦波電流に非常に近づけます。 最大の特徴は、システムの出力が高く、コストが低いことですが、異なる PV ストリングの出力電圧と出力電流が完全に一致しないことが多いため (特に曇り、日陰、汚れなどで PV ストリングが部分的にブロックされている場合)、 、等）には集中インバータを採用しています。 この方法の変更は、インバータープロセスの効率の低下と電力使用者のエネルギーの減少につながります。 同時に、太陽光発電ユニット群の稼働状態の悪化は、太陽光発電システム全体の発電信頼性にも影響を及ぼします。 最新の研究の方向性は、空間ベクトル変調制御の使用と、部分負荷条件下で高効率を得るためにインバータの新しいトポロジー接続の開発です。
2. ストリングインバータ
ストリング インバーターはモジュール式の概念に基づいています。 各 PV ストリング (1 ～ 5kw) はインバーターを通過し、DC 側で最大電力ピークを追跡し、AC 側で並列接続されます。 市場で最も人気のあるインバータ。
多くの大規模太陽光発電所ではストリングインバータが使用されています。 メリットは、モジュールの違いやストリング間のシェーディングの影響を受けないと同時に、太陽電池モジュールとインバーターの最適動作点のミスマッチを軽減し、発電量を増加できることです。 これらの技術的利点により、システムのコストが削減されるだけでなく、システムの信頼性も向上します。 同時に、ストリング間に「マスタースレーブ」の概念が導入され、システムは複数のグループの太陽光発電ストリングを接続し、単一のエネルギーストリングでは発電できない条件下でそのうちの 1 つまたは複数を動作させることができます。インバーター1台で動作します。 、それによりより多くの電力を生成します。
最新のコンセプトは、「マスター/スレーブ」の概念ではなく、複数のインバータが互いに「チーム」を形成することで、システムの信頼性がさらに一歩進みます。 現在、トランスレスストリングインバータが主流となっています。
3.マイクロインバータ
従来の PV システムでは、各ストリング インバーターの DC 入力端は、約 10 枚の太陽光発電パネルによって直列に接続されています。 10 枚のパネルが直列に接続されている場合、1 つのパネルが正常に動作しない場合、このストリングが影響を受けます。 インバータの複数の入力に同じ MPPT を使用すると、すべての入力にも影響が生じ、発電効率が大幅に低下します。 実際のアプリケーションでは、雲、樹木、煙突、動物、塵、氷、雪などのさまざまなオクルージョン要因によって上記の要因が発生し、この状況は非常に一般的です。 マイクロインバータの太陽光発電システムでは、各パネルがマイクロインバータに接続されます。 いずれかのパネルが正常に動作しない場合、そのパネルのみが影響を受けます。 他のすべての PV パネルは最適に動作し、システム全体の効率が向上し、より多くの電力が生成されます。 実際のアプリケーションでは、ストリングインバータが故障すると、数キロワットのソーラーパネルが機能しなくなりますが、マイクロインバータの故障の影響は非常に小さいです。
4. パワーオプティマイザー
太陽光発電システムにパワーオプティマイザーを導入すると、変換効率が大幅に向上し、インバーターの機能を簡素化してコストを削減できます。 スマートな太陽光発電システムを実現するために、デバイスパワーオプティマイザーは各太陽電池セルの性能を最大限に発揮させ、バッテリーの消費状況を常に監視します。 パワーオプティマイザは発電システムとインバータの間にある装置で、主な役割はインバータ本来の最適電力点追従機能を置き換えることです。 パワーオプティマイザーは、回路を簡素化することでアナログ的に非常に高速な最適電力点追従スキャンを実行し、単一の太陽電池がパワーオプティマイザーに対応するため、各太陽電池が真に最適な電力点追従を実現できます。また、バッテリーの状態も把握できます。通信チップを挿入することでいつでもどこでも監視でき、問題があればすぐに報告できるため、関係者ができるだけ早く修理できます。
太陽光発電インバーターの働き
インバータはDC-AC変換機能だけでなく、太陽電池の性能を最大限に引き出す機能や系統故障保護機能も備えています。 まとめると、自動運転・停止機能、最大電力追従制御機能、自立運転防止機能（系統連系システム用）、自動電圧調整機能（系統連系システム用）、直流検波機能（系統連系システム用）、接続システム）、直流地絡検出機能（系統接続システム用）。 自動運転・停止機能と最大電力追従制御機能について簡単に紹介します。
(1) 自動運転・停止機能
朝、日の出を過ぎると徐々に日射量が増し、太陽電池の出力も増加します。 インバータが必要とする出力電力に達すると、インバータは自動的に運転を開始します。 インバータは運転開始後、太陽電池モジュールの出力を常時監視します。 太陽電池モジュールの出力電力がインバーターの動作に必要な出力電力より大きい限り、インバーターは動作し続けます。 たとえ曇りや雨が降っていても、日没とともに止みます。 インバータも動作可能です。 太陽電池モジュールの出力が小さくなり、インバータの出力が０に近づくと、インバータはスタンバイ状態となります。
(2) 最大電力追従制御機能
太陽電池モジュールの出力は、日射の強さや太陽電池モジュール自体の温度（チップ温度）によって変化します。 また、太陽電池モジュールには電流が増加すると電圧が低下する特性があるため、最大の電力が得られる最適動作点が存在します。 太陽放射の強度は変化しており、明らかに最適な作業点も変化しています。 これらの変化に対して、太陽電池モジュールの動作点は常に最大電力点にあり、システムは常に太陽電池モジュールから最大出力を得る。 この制御は最大電力追従制御です。 太陽光発電システム用インバータの最大の特徴は、最大電力点追従（MPPT）機能を搭載していることです。
投稿日時: 2022 年 10 月 26 日
