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太阳能逆变器MPPT如何影响光伏系统?

发布时间:2020-02-14 来源:斯奈迪 编辑:admin 阅读数:

在光伏系统中,太阳能逆变器的成本不到5%,但这是发电效率的决定性因素之一。当配件等附件完全一致时,如果选择不同的逆变器,则系统的总发电量相差5%至10%。这种差异主要是由逆变器引起的。MPPT效率是决定光伏太阳能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控制器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控制器电压范围和MPPT控制器路径数量。

最大功率点跟踪(简称MPPT)是光伏发电系统的一项核心技术。就是说要根据不同的环境温度和光强度来调节光伏阵列的输出功率,以使光伏阵列始终可以输出最大功率。

SNADI太阳能逆变器含MPPT控制器集成的一体机
SNADI太阳能MPPT逆变器

MPPT控制器采样电路的精度

实现MPPT控制器的方法有很多种。但是,无论使用哪种方法,都首先需要测量组件的功率变化,然后对变化做出反应。在此过程中,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:闭环和开环类型。开环电流传感器一般为电压型,体积小,重量轻,无塞损耗,成本低,线性精度达99%。其总测量误差约为1%。对于闭环电流传感器,其频带范围广,精度高,响应时间快,抗干扰能力强。其线性精度约为99。

当天气条件剧烈变化时,闭环传感器具有优势。

太阳能逆变器 MPPT控制器的闭环传感器参数

 MPPT控制器闭环电流传感器

太阳能逆变器 MPPT控制器开环传感器

MPPT控制器开环电流传感器

MPPT电压范围

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。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,输出电压有270V,315V,400V等规格。输入MPPT的电压范围为450-850V,500-850V,570-850V等,并且在单级结构中有一个串式逆变器,它只有一个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,每个逆变器都有其自身的优缺点。

  1. 从逆变器的角度来看,对于具有较高输出电压的逆变器,如果功率等级相同,则较低的电流倾向于具有较高的效率。与两级结构相比,单级结构更简单,可靠性更高,成本更低,成本更低。
  2. 从系统的角度来看,如果逆变器的MPPT电压范围更大,则可以更早启动,然后停止,并且发电时间更长。
  3. 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。由于部件原料,加工工艺,阴影,粉尘等的影响,如果降低一个部件的功率,则该系列部件的功率将降低。因此,应减少串联连接的组件数量,而应增加并联连接的组件数量,以减轻组件一致性带来的影响。

MPPT控制器循环

目前,串式逆变器具有1-5个MPPT回路,而工频集中式逆变器也具有1-3个MPPT回路。分布式逆变器集成了汇流箱和MPPT Boost。有多个MPPT,还有一个高频模块化集中式逆变器。每个模块都有一个MPPT。该解决方案由艾默生(Emerson)于2010年推出。但是,由于当时的技术不成熟,因此市场反应不太理想。

从解决失配问题的角度来看,MPPT越大,越有利。从稳定性和效率的角度来看,最好减少MPPT的数量,因为增加MPPT的数量往往会导致更高的系统成本,更差的稳定性和更多的损耗。因此,有必要结合实际的地形需求选择合适的解决方案。从理论上讲,组件的不一致性应超过0.5%,然后才有一些运算值。

  1. 功能损失:MPPT控制器算法很多,例如干扰观察法,电导率增量法,电导率增量法等。无论使用哪种算法,都通过不断改变直流电压来判断日照强度,因此无法避免误差。例如,当电压实际上处于最佳工作点时,  太阳能逆变器仍将尝试更改电压以确定其是否为最佳工作点。如果MPPT环路增加,则会有更多损失。
  2. 测量损耗:MPPT控制器工作时,逆变器必须测量电流和电压。一般来说,电流越大,抗干扰能力就越大,误差也就越小。2回路MPPT的电流是4回路MPPT的2倍,并且误差大大降低。例如,某公司的50kW太阳能逆变器  使用电流为20A,误差为1%的开环直流电流传感器HLSR20-P。当输入电流小于0.5A时,通常会发生错误。当输入电流小于0.2A时,基本上不能工作。
  3. 电路损耗:MPPT控制器主电路具有一个电感器和一个开关晶体管,它们在工作期间也会产生损耗。一般而言,较高的电流倾向于实现较低的电感值和较小的损耗。

下图显示了在两个不同地方不同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,两个逆变器的发电量相似。在山区或有一般避光条件的屋顶上,两级多通道MPPT的逆变器具有很高的发电能力。

太阳能逆变器,双MPPT控制器在不同地区的发电转换时间图

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